L'osservatorio Ximeniano è una delle sedi storiche in campo sismologico e meteorologico di maggiore importanza in Italia, per la sua tradizione storica e per la vastità e importanza della documentazione che si trova nei suoi archivi e biblioteca. Conserva registrazioni sismiche dagli inizi del '900 (in rari casi anche precedenti) ad oggi, essendo l'osservatorio tuttora funzionante con strumentazione moderna.

Fondato dal gesuita trapanese Leonardo Ximenes nel 1756 come osservatorio astronomico e idraulico, è ancora oggi attivo negli stessi locali ove nacque.

Con la soppressione dell’ordine dei Gesuiti, formalizzata il 21 luglio 1773, i Padri Gesuiti dovettero lasciare il convento di San Giovannino vi subentrarono i Padri Scolopi. I PP. Scolopi continuarono comunque a ospitare il P. Ximenes, matematico e geografo del Granduca, nei locali dell’Osservatorio dove egli aveva fondato una piccola università con le cattedre di Astronomia e Idraulica. Nei trent’anni di sua permanenza a Firenze, Ximenes era a capo di ogni impresa idraulica o stradale progettata in Toscana. Nel 1786 alla sua morte lo Ximenes lasciò agli Scolopi tutti i suoi strumenti e la sua ricca biblioteca e questi ultimi in onore del suo fondatore denominarono l’osservatorio in Ximeniano. Nei due secoli successivi i PP. scienziati che si sono succeduti estesero gli studi alla meteorologia (dal 1812), alla topografia, alla sismologia (dal 1875)

Dal 1786 i Padri Scolopi si sono succeduti nella direzione dell’Osservatorio fino al 2004:

• - 1786 – 1814 P. Gaetano Del Ricco diresse l’Osservatorio dal 1786 al 1814. Matematico e fisico, arricchì la Biblioteca e arricchì l’Osservatorio di diversi strumenti. Sotto la sua direzione furono avviate nel 1813  le rilevazioni meteorologiche.
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• - 1814 – 1848 P. Giovanni Inghirami. Giovanni Inghirami (direttore dal 1814-1848) lasciò una profonda impronta nella storia della Toscana, realizzando con il fratello la prima rappresentazione cartografica in scala 1:200000 del Granducato di Toscana, e donando prestigio all'osservatorio con le sue pubblicazioni di eminente astronomo;
• - 1848 – 1872 P. Giovanni Antonelli si occupò di astronomia, idraulica, matematica, fisica, progettazione di strade ferrate, come la Firenze-Faenza. 
• - 1872 – 1887 P. Filippo Cecchi, fisico valente che modernizzò la stazione meteorologica e dette vita allo studio dei terremoti presso l’Osservatorio, ideando molti sismografi ancora oggi in esposizione nella sala a lui dedicata. Famoso il grande termometro e il barometro posti nella Loggia dell’Orcagna in Piazza Signoria, strumenti di utilizzo popolare da parte di tutti i fiorentini per conoscere le condizioni meteorologiche cittadine. All'epoca in cui fu direttore Cecchi i numerosi terremoti che interessarono la Toscana costituirono uno stimolo (così come per Timoteo Bertelli e Camillo Melzi d'Eril all'Osservatorio "alla Querce" di Firenze) allo studio dei fenomeni sismici. A Cecchi si deve costruzione del sismografo a carte affumicate fisse, il sismografo a registrazione continua, il microsismografo a registrazione continua, il sismografo analizzatore a un pendolo, il sismografo analizzatore a doppio pendolo e, infine, i sette pendoli sismoscopici Cavalleri - Cecchi. Quasi tutti questi strumenti, funzionanti almeno fino al 1940, sono conservati presso il Gabinetto sismologico Filippo Cecchi inaugurato nel 1889 all'osservatorio Ximeniano.
• - 1887 – 1905 P.Giovanni Giovannozzi, grande divulgatore scientifico e storico della scienza, fu molto attivo nel raccogliere dati e documenti relativi al terremoto di Firenze del 18 maggio 1895.
• - 1905  – 1940 P. Guido Alfani fece assumere all’Osservatorio una vasta fama, grazie alle sue grandi capacità scientifiche. Principalmente si occupò di sismologia, senza abbandonare la meteorologia e l’astronomia. Impiantò la Stazione Radiotelegrafica per la ricezione del segnale orario e dei bollettini meteorologici da Parigi, visitata anche da Marconi nel 1912. Molto stimato e noto in città, altrettanto era in ambito nazionale e internazionale. La sua attività di studioso sui fenomeni naturali e la sua instancabile ricerca sulle cause dei terremoti, gli valsero molti riconoscimenti pubblici. Alfani installò nei sotterranei dell'osservatorio una stazione geodinamica che gli permise di effettuare studi sismici di notevole valore scientifico.
• - 1941 – 1964 P. Cesare Coppedè, il quale nonostante il periodo critico della grande guerra e dei danni riportati, fece sopravvivere l’istituzione. Impiantò nel giardinetto pensile una capanna meteorica per la rilevazione e registrazione dei dati meteorologici.
• - 1964 – 1973 P. Mario Enzo Mazzantini, che tenne la direzione fino al 1973. A lui si deve la stipula della prima convenzione con l’Istituto Nazionale di Geofisica di Roma, che fornì nuova strumentazione al posto di quella andata persa. Così l’Osservatorio entrava a far parte della Rete Sismica Nazionale dell’Istituto Nazionale di Geofisica (ING).
• - 1973 – 2004 P. Dino Bravieri è stato l’ultimo direttore appartenente ai Padri Scolopi. Naturalista e uomo di scienza, curò la risistemazione dei locali, la catalogazione della Biblioteca dello Ximenes, aprì l’Osservatorio a molti studiosi con conseguente ricca produzione libraria relativa alle figure e alle attività svolte nei secoli presso l’Osservatorio, allacciò rapporti con la Provincia di Firenze e la Protezione civile, aprì le porte alle scuole e agli insegnanti, organizzando corsi di aggiornamento, visite e conferenze.
• - Nel 2004 venne istituita la Fondazione Osservatorio Ximeniano di Firenze onlus, oggi Fondazione Osservatorio Ximeniano di Firenze - ETS, con lo scopo di valorizzare e gestire il ricco patrimonio storico e scientifico conservato e continuare le attività di sperimentazione e di ricerca.

Nell'ambito del progetto TROMOS sono stati restaurati due strumenti di proprietà dell'Osservatorio progettati da Bertelli e costruiti dalle Officine Galileo negli anni '70 del XIX secolo. Si tratta di un Tromometro normale (1877 ca.) e di un Ortosismometro normale (1877 ca.), in seguito esposti alla Prima mostra di strumenti sismici storici, tenuta a Sant'Agnello (Napoli) il 19-24 novembre 1990, promossa dall’ING.