L’aggregato urbano di S. Donato in Poggio costituiva in passato uno dei principali insediamenti fortificati della zona. Degno di essere chiamato castrum fin dal 1033, il castello sorgeva su un’altura che divideva la Val di Pesa e la Val d’Elsa. Il toponimo deriva dalla denominazione della Pieve ricordata, nel 989, con il nome di S. Donato in loco Pocie. Pocie, e successivamente Poce o Poci, era quindi il nome del borgo abitato che nel 1091 venne concesso da Enrico VI per metà in feudo ai Conti Guidi.

Nel XII secolo il castello di S.Donato in Poggio dovette godere di certe autonomie e costituirsi in libero comune. Assoggettato definitivamente alla Repubblica di Firenze nel 1218 il castello, trovandosi sul percorso più diretto della Strada Romana per il collegamento tra Firenze e Siena, assunse una notevole importanza strategica. Fiorentini e Senesi stipularono a S. Donato un trattato di pace nel 1255 e in questo castello, nel 1260, si radunò l’esercito fiorentino prima della battaglia di Montaperti contro la Repubblica Senese.

L’abitato medievale fu distrutto nel 1289 dai ghibellini aretini. Delle fortificazioni del paese di quel periodo rimane forse la parte bassa dell’attuale torre della Campana civica. La ricostruzione iniziò subito dopo l’incursione e fu finanziata dalla Repubblica di Firenze e dal pievano Bernardo Gherardini. Un alto muro sosteneva il terrapieno. Le due porte di accesso al castello, una verso Firenze e l’altra verso Siena, erano costituite da una torre con scarpa priva della parete interna alla cinta. L’antico mastio o cassero, all’interno dell’abitato, completava le strutture difensive. Con lo sviluppo dei traffici, essendo ormai saturo lo spazio edificabile all’interno del castello, si sviluppò un nuovo borgo all’esterno della porta Senese, lungo la Strada Romana. S. Donato, in seguito al riordinamento del contado fiorentino, fu posto a capo di una Lega che copriva il territori di tre pivieri, S. Donato, S. Pietro in Bossolo e S. Appiano, e alla cui guida venne posto un Podestà della Repubblica di Firenze.

Il palazzo pretorio posto sulla piazza del paese, oggi Piazza Malaspina, era ornato da un affresco quattrocentesco tuttora visibile. L’edificio è stato in gran parte ricostruito dopo i danni subiti durante l’ultima guerra. Sull’altro lato della piazza vi erano la cisterna pubblica, ricostruita nel 1867, e la chiesa del castello del XIV secolo. La facciata tardo rinascimentale del palazzo Ticci, poi passato ai Malaspina, riuniva le case e le botteghe a nord e a ovest della piazza. Nel borgo esterno esisteva un ospedale per i poveri gestito dai frati Agostiniani e più tardi dalla confraternita di S. Maria della Neve. Gli inizi del XV secolo segnarono il declino del paese, quando assunse maggiore importanza un altro percorso della Strada Romana che dalla Sambuca saliva al Morrocco a transitando per Tavarnelle e Barberino raggiungeva i grossi centri della Val d’Elsa.