Ospitato nel cinquecentesco palazzo Vegni, che deve l'attuale aspetto al restauro compiuto nell'Ottocento da Giuseppe Martelli, il Dipartimento di Psicologia dell'Università degli Studi di Firenze ebbe origine dal Laboratorio di Psicologia Sperimentale, nato nel 1903 ad opera del medico e filosofo Francesco De Sarlo, all'interno del Regio Istituto di Studi Superiori. Considerato il primo importante laboratorio italiano universitario di psicologia sperimentale, vide l'avvicendarsi, tra allievi e collaboratori, di alcuni personaggi di spicco, come il futuro filosofo Antonio Aliotta e il teorico e sperimentalista Enzo Bonaventura. Fu in questo Laboratorio, dotato delle più moderne attrezzature del tempo, che i due studiosi concepirono quelli che sarebbero diventati alcuni dei più importanti testi di psicologia italiana del Novecento.

Divenuto, nel 1990, Dipartimento di Psicologia, ha occupato varie sedi fino all'attuale di via San Niccolò; oggi è in attesa di trasferirsi nella nuova sede a San Salvi.

Il Dipartimento conserva una collezione di reperti fisio-psicologici (circa 100 reperti), nata insieme al Laboratorio di Psicologia Sperimentale e arricchitasi nel tempo. Possiede, inoltre, una interessante Biblioteca di carattere specialistico, il cui fondo originario risale alla fine del secolo XIX e riguarda, principalmente, gli studi di psicologia sperimentale del tempo, con particolare attenzione alla scuola dello psicologo tedesco Wilhelm Wundt.