L’Archivio storico conserva come nucleo principale tutti i documenti prodotti e ricevuti dall'amministrazione locale fiorentina dall'anno della sua istituzione avvenuta con l'editto di Pietro Leopoldo del 20 novembre 1781, fino al 1978.
A questo nucleo di documenti si sono aggiunti nel tempo numerosi fondi pervenuti per soppressione degli enti produttori, per deposito o donazione. Il patrimonio documentario ammonta a 169.648 unità archivistiche ed a 47.500 elaborati grafici conservati nel Fondo disegni.

Dal 1985 l'Archivio Storico si è dedicato alla descrizione informatizzata del proprio patrimonio documentario per guidare l'utente nel reperimento dei documenti.
Sono oggi disponibili le due banche dati ArchiFirenze (che contiene la descrizione del patrimonio documentario conservato presso l'Archivio Storico a livello di fondo, serie,
unità, sottounità ) e ArchiDis (che contiene la descrizione analitica dei disegni prodotti dagli uffici tecnici comunali dal 1800 fino al 1970 circa)