Se debe a Cosme I de Medici la idea de construir en Pisa un arsenal para los barcos de la poderosa flota toscana. La iniciativa formaba parte de un amplio proyecto destinado a devolver a Pisa su antiguo esplendor, perdido tras la rendición de la ciudad ante los florentinos en 1509.
En 1562 la institución de la Orden de San Esteban y el arsenal construido bajo el proyecto de Buontalenti perseguían este mismo fin. Ya en funcionamiento en torno al año 1540, el nuevo astillero naval de los Medici botó, en 1546, la primera galera enteramente construida por maestros locales.
El arsenal estaba compuesto por ocho naves con una longitud media de 60 metros, una altura de 8 metros y una anchura de 10 metros aproximadamente. Había que ampliar progresivamente el astillero, y fue así como el "Jardín de los Simples", ubicado en la misma zona, fue trasladado en 1563. Sin embargo, la competencia de los astilleros de Livorno y Portoferraio y una cambiada política marítima pronto decretaron un lento pero inexorable declive hasta que, a mediados del siglo XVIII, bajo los Lorena, se modificaron los locales para acoger a los caballos del regimiento de los Dragones.
Actualmente en la zona restaurada de los arsenales hay preparadas algunas exposiciones que presentan una parte de importantes hallazgos arqueológicos. Se trata de pecios de embarcaciones y restos de la antigua zona portuaria etrusca y romana (siglos V a.C. – V d.C.), situada donde actualmente se encuentra la estación ferroviaria de Pisa San Rossore, que constituyen el núcleo principal del futuro Museo Naval de Pisa.