La Badia di San Salvatore a Vaiano viene fondata tra il IX ed il X secolo, da un gruppo di monaci cassinesi appartenenti all'ordine benedettino. La sua presenza è però confermata nelle fonti documentarie solo a partire dal 1057. L'alta torre campanaria, che con la sua bicromia di alberese e marmo verde richiama le più prestigiose costruzioni romaniche della Toscana, è invece del 1258.

L'abbazia si inserisce fin da subito nel quadro della fuoriuscita dei vallombrosani di Giovanni Gualberto dalla congregazione benedettina. Già nel 1073, sotto la guida del beato Rodolfo, i frati monastero aderiscono al nuovo movimento, che fa capo al monastero di Vallombrosa fondato nel 1039. Gli studiosi, tuttavia, sono certi dell'antecedenza della Badia rispetto alla nascita del nuovo ordine, poiché la sua chiesa, a tre navate, all'epoca chiuse da tre absidi, ha un'architettura insolita rispetto a quelle costruite dai vallombrosani dall'XI secolo in poi.
Nel XII secolo la badia è una struttura socio-economica di grande rilievo ed ha già incamerato notevoli beni e proprietà. Tra le attività intraprese dai monaci lungo le rive del Bisenzio figurano i mulini e le gualchiere, opifici dove si intagliano le pietre. Intorno al monastero, che nel frattempo si è ampliato per ospitare due Capitoli generali dell'ordine, sorgono anche le strutture ricettive per pellegrini.
A partire dal XIV secolo l'abbazia subisce un drastico ridimensionamento, causato dalla sua commendazione. Tuttavia si deve ad uno dei suoi commendatari, Carlo de' Medici, che ha retto l'abbazia tra il 1460 ed il 1492, la ricostruzione del chiostro in stile rinascimentale. Il suo successore è quel Giovanni de' Medici che salirà al soglio pontificio con il nome di Leone X.
Nel XVI secolo la Badia viene ceduta in usufrutto perpetuo ad Agnolo Firenzuola, nobile pratese. Nello stesso secolo vengono effettuati lavori importanti sulla chiesa del monastero, che viene riconsacrata nel 1595. Altre opere si protraggono in epoca barocca, sfruttando le ancora alte rendite dell'abbazia. La sua storia termina però bruscamente nel 1808, all'indomani della pubblicazione delle leggi napoleoniche che sopprimono tutti gli ordini religiosi. Anche la Seconda Guerra Mondiale ha infine lasciato i suoi segni sul complesso, dopo gli interventi operati su di esso dal 1872 al 1939, che ne hanno ripristinato la fisionomia neoromanica.