La fattoria conosciuta come "Cascina di Tavola" nacque a seguito dell'acquisto da parte di Lorenzo il Magnifico, avvenuto dopo il 1470, dell'area su cui sarebbe sorta anche la villa Ambra di Poggio a Caiano. La villa della Cascina di Tavola, attorno alla quale furono costruiti il parco di caccia recintato, noto come Barco Reale o Mediceo, ed il complesso di fattorie ed aziende che ricadeva nell'area di Tavola, lungo la sponda pratese dell'Ombrone, costituì il nucleo più antico a partire dal quale si sviluppò il complesso intervento di bonifica e contenimento delle acque.

Nel 1477 la fattoria, nata al servizio della villa, fu configurata da Lorenzo il Magnifico come esempio di azienda agricola modello di tipo rinascimentale, dove si producevano prodotti pregiati (coma miele e seta), si allevavano bestiame selezionato ed animali esotici da caccia (quali pavoni, conigli di razza spagnola, daini bianchi). La struttura della fattoria principale, tuttora visibile nonostante i rimaneggiamenti realizzati sino all'epoca del Regno d'Italia, conserva ancora un aspetto di fortilizio tardo medievale, con fossati e torri angolari concentrate attorno ad una corte centrale. La struttura, derivata dal trattato De Architectura di Vitruvio, fu opera di Giuliano da Sangallo, o secondo altri di Giuliano da Maiano.

Durante il granducato di Francesco I de' Medici la fattoria accentuò la sua funzione di studio dei nuovi sistemi di coltivazione, sino a costituire una delle prime piantagioni di riso nell'Italia dell'epoca. Questa coltura venne, però, bandita da Pietro Leopoldo di Lorena per contrastare lo sviluppo della malaria nella zona circostante.

Dagli anni Venti del Novecento la fattoria è proprietà privata, ma il parco che la circonda è aperto al pubblico e può essere visitato regolarmente.