Fin dall'origine di Firenze, l'Arno costituì una formidabile infrastruttura interna alla città, assumendo sempre maggiore importanza soprattutto per lo sfruttamento dell'energia idraulica necessaria per muovere i numerosi opifici costruiti lungo il suo corso: mulini, fornaci e tiratoi (edifici con terrazze coperte da tettoia per la lavorazione della lana, la principale attività manufatturiera cittadina). L'Arno era anche una importante via di comunicazione, lungo la quale veniva trasportato ogni tipo di merce con i navicelli o guatte, barconi a chiglia piatta. Particolare era il sistema di trasporto del legname in quanto veniva utilizzato il sistema della fluitazione, cioè il legname veniva riunito in foderi (fasci di travi), poi lasciati trasportare dalla corrente. Lungo il tratto cittadino dell'Arno erano presenti alcuni scali fluviali: il Porticciolo, a monte di Ponte Vecchio, e quelli presso Ognissanti e Porta San Frediano, a valle. Il Porticciolo perse importanza con la costruzione delle pescaie di Santa Rosa e di San Niccolò. Le due parti della città, di qua e di là dall'Arno, collegate inizialmente solo da Ponte Vecchio, il mercato sul fiume, vennero messe in comunicazione successivamente dal Ponte Nuovo (1218-20), poi detto Ponte alla Carraia, destinato ai traffici mercantili, dal Ponte Rubaconte, ora noto come Ponte alle Grazie (1237), che ben presto assunse un carattere religioso, ed infine dal Ponte a Santa Trinita (1252), con funzione di rappresentanza.

Diverse sono state le piene del fiume che hanno colpito Firenze nel corso dei secoli, provocando la distruzione dei ponti, sempre ricostruiti. Dopo la piena del 1557 il Ponte a Santa Trinita venne ricostruito su progetto di Bartolomeo Ammannati, il quale si valse dei consigli inviatigli da Michelangelo. Si tratta di una struttura a tre archi su piloni a forma di prua navale tagliaflutti, ossia di forma adatta per evitare il cozzo dei legnami trasportati dalle piene. Gli archi presentano una particolare curvatura: si tratta di in un arco di catenaria, cioè una curva disegnata da una catena sospesa per i capi a due punti convenientemente ravvicinati. Questa curvatura fu individuata durante le fasi di ricostruzione del ponte distrutto dai bombardamenti tedeschi, durante la Seconda Guerra Mondiale.

Attraversando il Ponte a Santa Trinita si può osservare, guardando Ponte Vecchio, un idrometro fisso, costituito da un asta rigida graduata, per la misurazione del livello dell'Arno.