La villa, nelle sue parti più antiche, fu realizzata nel secolo XVI seguendo il modello architettonico della villa Buonvisi al giardino. L'attuale palazzo è il risultato dei lavori di ampliamento eseguiti dall'architetto bolognese Alfonso Torrigiani, all'inizio del secolo XVIII, quando la proprietà era della famiglia Santini. La ristrutturazione comportò la trasformazione della facciata principale in un bell'esempio di architettura barocca. La villa racchiudeva una ricca biblioteca, una collezione di ceramiche di Sassonia e di Capodimonte e una raccolta di opere d'arte e "diversi reperti naturali" collezionati dal cavalier Santini. La sistemazione del giardino fu coevo o di poco posteriore ai lavori del palazzo. L'ingresso alla villa è preparato dal lungo viale di cipressi (circa 700 metri), al cui termine è situato sui due lati un piccolo borgo, destinato al personale. Nella sistemazione originaria del giardino il palazzo costituiva il punto centrale della disposizione scenografica. Davanti alla facciata principale i giardini erano disposti attorno a due fontane mistilinee ancora conservate. Le facciate della villa sono state restaurate per volontà dei proprietari nel 1996-97.

L'attuale sistemazione del giardino è dovuta ai lavori eseguiti nel secolo XIX, quando i proprietari erano i Torrigiani, ai quali la villa era passata per successione nel 1816. Allora fu introdotto il gusto del giardino all'inglese che, comunque, non modificò il rapporto tra l'edificio e lo spazio circostante. Davanti alle due facciate furono realizzati due prati circondati da alberi ad alto fusto disposti in maniera simmetrica. Nella parte posteriore è stato mantenuto il rapporto con la collina. L'area a sinistra della villa fu mantenuta a selvatico con funzione di voliera nei pressi di una peschiera ottagonale e, nella restante parte, a riserva di caccia. L'area a destra della villa fu disposta secondo un disegno regolare che organizzava diversi comparti immessi uno nell'altro. Per prima si incontra la galleria verde costituita da una serie di absidi di diverse forme destinate a statue e fontane; poi si giunge ad un giardino chiuso usato come voliera per uccelli esotici. Si arriva così alla peschiera, caratterizzata da numerosi e alti zampilli e chiusa da cipressi. Dal viale che costeggiava la peschiera ci si poteva affacciare con grande meraviglia dalle finestre ovali di un muro (ora non più esistente) sul giardino segreto di Flora. Il giardino segreto, a cui si accede da una rampa arricchita con scherzi d'acqua, è concluso dal Ninfeo dei Venti, costruzione a pianta ottagonale realizzata con materiali diversi. Sormontato da una cupola che termina con la statua di Flora, il ninfeo è arricchito all'interno dalle Statue dei Venti e da un pavimento a mosaico. Caratteristico della decorazione è l'impiego del ferro battuto utilizzato sia all'interno del Ninfeo che per i fiori di Flora. In questo giardino numerosi sono gli scherzi d'acqua che sono dosati in maniera graduale: dai getti filiformi della scala, agli zampilli a ventaglio dietro le aiuole, alla parete d'acqua sulla porta del ninfeo, alla girandola di zampilli sul terrazzo belvedere intorno alla cupola. L'acqua necessaria ai giochi idraulici presenti nel parco è ottenuta per caduta da un grande serbatoio detto "il Bottaccio", costituito da una costruzione a volta visitabile mediante un camminamento a balconcino. La disposizione delle tubazioni presenti nel parco è illustrata in una stampa del giardino della fine del Settecento, conservata all'interno della villa.

La villa è ancora abitata dai discendenti del marchese Santini, essendo passata attraverso vari matrimoni prima ai marchesi Torrigiani e poi ai principi Colonna.