En los siglos XI y XII el barrio de Chinzica, donde surge el palacio, experimentó un fuerte desarrollo urbanístico con la construcción de numerosas casas-torre. A partir del siglo XIII, en el momento de máxima expansión demográfica y edilicia de la ciudad, se verificó una auténtica carrera por la conquista de los espacios a lo largo de las principales arterias de comunicación. Frente a la orilla del río Arno se concentraban los inmuebles de la gran aristocracia mercantil; mientras que en el interior se encontraban las tiendas de los pequeños mercaderes y de los artesanos.
Los nuevos palacios fueron realizados fusionando en un único y amplio edificio las estrechas casas turriformes de origen medieval. La misma suerte corrieron las estructuras medievales en piedra verrucana, erigidas a finales del siglo XI, que pasaron a constituir el Palacio Alliata.
La familia Alliata, de origen aristocrático, llegó a Pisa probablemente a mediados del siglo XII, procedente de la vecina localidad de Calcinaia, y experimentó un rápido crecimiento económico y social gracias al tráfico marítimo, a las inversiones en Cerdeña y a las relaciones con los mercaderes catalanes.
Tras la conquista florentina de la ciudad (1406), los Alliata, como muchas otras grandes familias pisanas, se trasladaron a Sicilia con hombres, mercancías y capitales. Así pues, el palacio fue objeto de varias transformaciones arquitectónicas y estilísticas hasta la conclusiva síntesis formal y estructural del siglo XVII, cuando pasó a manos de la familia florentina de los Vaglienti, que lo habitaron hasta 1773.