Nel 1926, i contadini della famiglia Biondi scoprirono una tomba etrusca a camera nell'area di Rignano presso Castelfalfi, contenente tre urne cinerarie di calcare con coperchi antropomorfi mutili. 

Una moneta trovata nella tomba, un semisse di bronzo di Caio Maiano, ha permesso di datarla al 190 a.C. Negli anni '80 del XX secolo, fu scoperta una cavità in tufo usata come cantina nell'area del podere I Bianchi, originariamente una tomba etrusca a camera di età ellenistica, con un corridoio che introduce a una grotta con un ambiente centrale quadrato e tre ambienti semicircolari che formano una croce.

Un documento del 6 dicembre 1230 testimonia il passaggio della comunità di Castelfalfi sotto la giurisdizione della Podesteria di San Miniato per ragioni di sicurezza militare.

La Comunità di Castelfalfi dichiara la sottomissione al Podestà di San Miniato, accettando di pagare tasse e offrire servizi lavorativi per la manutenzione del territorio, anche offrendo la donazione di un cero di 10 libbre alla chiesa di Santa Maria di San Miniato per la festa dell’Assunzione di Maria, il 15 agosto.

A partire dal 1230 Castelfalfi perde la sua autonomia e viene integrato nel Dominio Fiorentino.

Nato come presidio longobardo, le prime testimonianze del Castello di Castelfalfi risalgono al XIV secolo durante l'egemonia fiorentina in area pisana.

Le due torri originali, risalenti al Trecento e appartenenti alla Parte Guelfa, servivano principalmente per la difesa del territorio. Nel 1480, membri della famiglia Caetani dichiararono di possedere il castello allora composto da due torri poste a protezione e a controllo della valle.

Nel corso del XV secolo furono i Caetani a prendere il dominio su Castelfalfi e furono Giovanfrancesco Caetani e Costanza de' Medici, che, dopo il loro matrimonio nel 1489, ristrutturarono il castello trasformandolo in una residenza signorile, che elessero a loro dimora.

Tra le famiglie che guidarono la comunità nei secoli successivi dopo i Caetani ci furono i Desideri, i Tornaquinci ed infine la famiglia Biondi.

Le prime testimonianze della pieve di San Floriano a Castelfalfi risalgono alla fine del XIII secolo. San Floriano, martire cristiano del III secolo d.C., è invocato come protettore contro incendi, siccità e altre calamità naturali, e viene festeggiato il 4 maggio.

Pur rimanendo all'interno della diocesi di Volterra, nel 1491 la pieve passò sotto la giurisdizione del Capitolo della Cattedrale di Santa Maria del Fiore.

La pieve ha subito importanti modifiche architettoniche, una nel XVI secolo e un’altra nel XX secolo. Nel 1619 fu fondata la compagnia laicale intitolata a Maria vergine la cui sede è da collocarsi nell’ambiente, ancora oggi visibile e visitabile, collocato a destra rispetto al corpo centrale della chiesa.

Antonio Biondi (1848-1929), originario e residente di Castelfalfi, fu un mecenate della botanica. Finanziò una storica spedizione in Oriente per la ricerca di nuove piante, sperimentò tecniche di coltivazione innovative e si appassionò ai fossili vegetali.

La sua impresa più celebre fu il finanziamento del missionario francescano padre Giuseppe Giraldi in una spedizione in Cina tra il 1888 e il 1901. Il forte legame tra Biondi e padre Giraldi portò alla scoperta del Lilium Biondi e della Magnolia Biondi, che legano per sempre Biondi e Castelfalfi alla botanica.

È plausibile immaginare che Biondi abbia piantato bulbi del suo Lilium o semi della sua Magnolia nel giardino all’italiana di fronte alla villa in cui il Biondi viveva; successivamente nel corso del XXI secolo in prossimità del giardino fu costruito un edificio residenziale di ridotte dimensioni oggi denominato come Casa Giardino.