Si trova a 430 mt sul livello del mare e con la sua poderosa struttura divide gli ultimi ulivi del Valdarno dal secolare arboreto di Vallombrosa.
La Storia della Villa data al 3 Luglio 1039, quando la Badessa Itta del monastero di S. Ellero, donò a S. Giovanni Gualberto il terreno di Vallombrosa, ma per il sostentamento suo e dei suoi monaci dovette aggiungere a questo terreno un podere con orto e vigna a Pitiana. Nei due secoli successivi tra acquisti e donazioni, tra cui quella di Matilde di Canossa, l’Abbazia di Vallombrosa entrava in possesso di quasi tutte le terre tra il Pratomagno e l’Arno. 
Pitiana, antica curtis dominica, che si trovava sul luogo dell’attuale villa, diventa uno dei quattro centri amministrativi di questo territorio. Nella metà del 1200 Pitiana, per la sua posizione strategica, fu al centro degli scontri fra Guelfi e Ghibellini fiorentini. La parte più antica di Villa Pitiana è certamente una “casa da signore” – così chiamate queste costruzioni fortificate, caratterizzate dalla presenza di un’alta torre, databile al Trecento. La parte più antica della villa, che si può confrontare con altre antiche fattorie fortificate vicine come Altomena o Ristonchi e con la torre del Castellano, è però pervenuta in una versione compromessa da modifiche e pesanti ripristini – probabilmente del 1931 – ai quali si deve tra l’altro il rifacimento quasi completo delle incorniciature delle finestre (ma rimangono nella muratura tracce delle finestre originali). Nell’estate del 1483 Lorenzo de’ Medici tentò invano di acquistare dal generale vallombrosano Biagio Milanesi, Villa Pitiana. Dal secolo XV al XVII le fattorie fortificate sono convertite in grandi ville e dimore storiche. Nel 1610, come indica la data impressa su una lapide, fu aggiunta l’ala posteriore, con la facciata a tre piani. Di questo stesso periodo è lo stemma tardo-manierista col bastone di San Giovanni Gualberto e la mitra (simbolo della dignità vescovile dell’abate di Vallombrosa) che si trova nel cortile maggiore di Pitiana. A seguito delle confische napoleoniche del 1808, l’abbazia di Vallombrosa fu soppressa e tutti i suoi possedimenti, eccetto la foresta che rimase demaniale, ma inclusa Pitiana, furono alienati a privati, entrando nel possesso dei nobili Grottanelli.. Alla fine dell’ Ottocento la fattoria di Pitiana si trasforma definitivamente in villa e acquista l’attuale facciata monumentale, architettonicamente ancorata allo stile accademico di derivazione rinascimentale. Neorinascimentali sono le cinque sale del piano terreno e quelle soprastanti, nonché il sontuoso scalone. 
Ma nella stessa epoca imperversava il gusto Liberty ed ecco che le decorazioni pittoriche delle sale di rappresentanza, quasi in contrasto con l’architettura, mostrano già una apertura al nuovo stile. Tardo ottocentesco è anche il parco all’inglese ed i tre cancelli. Nel 1931 furono fatti altri lavori, la cui entità è difficilmente misurabile: probabilmente si tratta della fine dei lavori iniziati nel 1897, col ripristino delle parti medievali e le trasformazioni interne.
