La haute vallée du Senio a été intensément habitée depuis le début du Moyen Âge : la preuve la plus importante en est la crypte trouvée sous l'église paroissiale Pieve di San Giovanni Decollato à Misileo. Vers le Xe-XIe siècle, le pouvoir de la famille Pagani, propriétaire de nombreux châteaux, se consolide. Parmi les personnages les plus illustres se distingue Maghinardo, qui mourut en laissant à la famille Ubaldini la plupart de ses biens. En 1362, Gioacchino Ubaldini a légué tous ses biens à la République Florentine. En 1400 Palazzuolo eut ses statuts, et constitua avec Firenzuola le premier noyau de cette Romagna Toscana qui atteignit les portes de Forlì, pour ensuite se réduire à nouveau aux vallées du Haut Mugello en 1929. En 1373, à Palazzuolo, « lieu central du domaine » et place du marché, la construction du palais du Vicaire commence. En 1373, Maghinardo Novello degli Ubaldini se rebelle contre la République et se réfugie dans le château du Frassino, mais il est capturé par les Florentins et emmené à Florence, où il est décapité.
Le 19 octobre 1506, le pape Jules II s'arrête, accompagné de Niccolò Machiavelli, au Palazzo dei Capitani. Avec l'arrivée au pouvoir des Médicis, le Vicaire et représentant de la République est remplacé par un Capitaine. La fonction fut supprimée en 1772 et réduite à une fonction de podestat, jusqu'en 1837, date à laquelle le Grand Duc Léopold II unifia la juridiction sous le Vicaire de Marrani.