Un primo impulso al popolamento della zona lo ha sicuramente dato la presenza della Via Cassia Adriana che, nel suo itinerario da Arretium verso Faesulae e Florentia attraversava l’Arno dove oggi è l’attuale ponte sull’Arno. Tuttavia, le prime tracce di un centro abitato non sembrano rintracciabili prima del XII secolo quando, secondo Emanuele Repetti, se ne conosce l’esistenza a seguito di «un privilegio concesso dall’Imperatore Arrigo VI nel 1191 alla badessa e monache del vicino Monastero di Sant’Ellero, e conferma loro fra i molti beni che possedevano anco quelli di Rignano, nei quali possessi più tardi sottentrarono i monaci di Vallombrosa».

Il primo abitato si sviluppò lentamente durante il medioevo lungo la strada menzionata ed aveva come capisaldi, oltre ad un guado o forse più tardi un ponte, alla millenaria Pieve di San Leolino già esistente, anche il castello sul poggio del Castelluccio sopra di essa, dove si trovano ancora i ruderi. Il castello, appartenuto all’abbazia di Vallombrosa, si deteriorò ben presto tanto da essere annoverato, negli atti del monastero di Coltibuono, come “castello vetero de Rignano” già nel 1170. Tra il tardo XII e l’inizio del XIII secolo ne furono signori gli Ubertini, legati ai Conti Guidi, mentre dalla metà del XIII secolo il territorio rignanese cominciò ad essere oggetto dell’espansione fiorentina tanto che Il castello fu ricostruito per il controllo fiorentino del territorio e poi passò dagli anni novanta del Duecento sotto la proprietà fiorentina dei Mozzi, che ebbero all’interno del castello anche un loro palatium. A seguito del fallimento della banca dei Mozzi nel 1308 le loro proprietà rignanesi ed il castello passarono ai Bardi. Un ramo di questa famiglia fu coinvolto nella congiura di Ognissanti del 1340 contro il governo fiorentino ed i loro possedimenti furono quindi saccheggiati o distrutti, compreso il castello di Rignano che fu poi più ricostruito nel 1371.

Tra le “leghe”, composte da più “popoli” (parrocchie) e pivieri, con le quali il contado fiorentino organizzò il proprio territorio a partire dalla metà del XIII secolo, nel 1309 viene ricordata la «liga de Rignani sive sancti Cervasi», più piccola di altre confinanti. Nonostante la costruzione del ponte mediceo di Rignano intorno al 1300, il capoluogo rimase a lungo composto da poche case sparse lungo la direttrice di attraversamento del fiume Arno. L’abitato ebbe operante, già dal 1426, lo spedale dei SS. Filippo e Giacomo per l’assistenza ai viandanti.

In epoca medicea l’abitato è un tranquillo borgo di contado adiacente al ponte, del quale non si hanno, per l’epoca moderna, molte notizie. Durante il XVI secolo il paese, conosciuto come Ponte a Rignano, aveva per tradizione un proprio mercato che fu interrotto solo per qualche anno per gli effetti dell’assedio di Firenze del 1530. Preponderante era l’attività agricola, in particolare la conduzione a mezzadria, di colture promiscue, tra le quali, preponderanti, la vite e l’ulivo. Il territorio fu prediletto da diverse famiglie nobili fiorentine che nel medioevo vi costruirono case da signore, poi dal Cinquecento in poi, fattorie e ville, fino a tutto il Seicento e il Settecento, così che la grande maggioranza degli abitanti rimase sempre ad abitare nelle case sparse nella campagna, senza che si formasse un vero aggregato urbano.

Il 13 febbraio 1773 il Granduca Pietro Leopoldo abolì la ripartizione in leghe per costituire le comunità. Nasce così la Comunità di Rignano dalle ceneri della precedente lega: fu formata da 15 popoli che furono distaccati dalla Podesteria di Pontassieve per essere inserita nel Vicariato di San Giovanni. Nel 1835 fu istituito un mercato settimanale al lunedì e la fiera da svolgersi ogni primo lunedì di maggio.

L’impulso maggiore allo sviluppo arriva subito dopo l’Unità d’Italia con la costruzione della linea ferroviaria Firenze – Roma che ha dotato l’abitato di una propria stazione che, a lungo, ha servito anche il vicino comune di Reggello e le relative adiacenti frazioni di San Clemente e Leccio. L’inaugurazione della linea, avvenuta nel 1866, contribuì anche allo sviluppo sociale del paese che, tra il 1875 e il 1880, vide la costruzione del Municipio e una serie di iniziative pubbliche e private che portarono a un’espansione urbanistica dell’abitato. Lo scalo ferroviario per tutto il secolo divenne il riferimento per i prodotti agricoli rignanesi e le fattorie ne ebbero notevoli vantaggi.

Intanto, dopo la breve esperienza di inizio Ottocento di una fabbrica di colla, attorno al 1880 iniziano anche le prime attività industriali. Attorno al 1880 fu impiantata una cartiera e si costruì uno stabilimento per la produzione di cementi e calci idrauliche per sfruttare i giacimenti di calcare delle colline immediatamente adiacenti alla stazione.

La popolazione del territorio comunale aumentò in maniera considerevole, grazie anche allo sviluppo del cementificio, fino al 1917 quando si toccarono i 6 954 abitanti. Urbanisticamente Rignano, che per secoli era rimasto un abitato di limitata estensione, tra i due capi del ponte assieme alla frazione di San Clemente, cambiò fisionomia. Tra il 1920 e il 1930 si arricchisce delle schiere di case che caratterizzato il centro di Viale Vittorio Veneto e Via Piave, mentre una lunga serie di villini vengono costruito lungo le pendici della collina. Nel 1922, assieme al raddoppio ferroviario della linea nazionale, viene costruito il lungo viadotto ad arcate che ancora oggi affianca l’Arno. In questi anni sorsero anche alcune opere pubbliche di notevole rilievo tra cui un teatro, un asilo, il campo sportivo ed i macelli pubblici.

La popolazione rimane stabile tra le due guerre per calare sensibilmente dal censimento del 1961 in poi.
Gravissimi furono comunque i danni apportati dalla Seconda guerra mondiale. Il ponte di Rignano fu distrutto assieme alla stazione ferroviaria e al Palazzo Comunale. Crollarono anche buona parte delle abitazioni centrali e quelle della vicina San Clemente mentre il cementificio fu bombardato pesantemente. Il 3 agosto 1944, nelle vicinanze della frazione di Troghi, avvenne la strage della famiglia Einstein, in cui la moglie e le figlie di Robert Einstein, cugino del celebre fisico Albert Einstein, furono uccise, verosimilmente come rappresaglia contro di lui, da un reparto delle SS.

L’opera di ricostruzione permise di riattivare gran parte delle vie di comunicazione già tra il 1946 e il 1947, mentre negli anni successivi venne completata (1954) anche una nuova chiesa cittadina che si affiancò alla Pieve di San Leolino che lentamente cadde in disgrazia.

Il paese lentamente iniziò anche ad espandersi in nuove direttrici, verso la Pieve e verso il Pian dell’Isola. A partire dalla fine degli anni 1970 lo sviluppo si è accelerato in quanto il capoluogo e le sue frazioni hanno conosciuto una rapida crescita demografica favorita anche dallo spostamento di molti cittadini fiorentini dell’area urbana verso le zone periferiche della Provincia.

Da ricordare, tra i vari avvenimenti legati all’Arno, che il 4 novembre 1966 il fiume sfiorò secondo alcune stime 3.540 m³/s a Rosano.