Il territorio di Carmignano si estende sulle pendici del Montalbano ed è coltivato in prevalenza da viti e olivi. Già frequentato dall'uomo nel paleolitico, dal VII al I secolo a.C. fu centro etrusco. Del passaggio romano e longobardo rimangono tracce solo in alcuni toponimi.
Fino al X secolo il borgo fu sede della corte del Vescovo di Pistoia. Nel 1126 Carmignano passò sotto il controllo di Pistoia e la struttura fortificata, presso l'attuale rocca, venne incastellata. Nel 1228 il castello di Carmignano venne occupato da Firenze, per passare nuovamente a Pistoia nel 1242. Il comune formatosi nel XIII secolo, venne trasformato in signoria nel 1301, quando Carlo di Valois lo cedette ai fiorentini che ne demolirono la rocca e le mura. Nel 1325 il signore ghibellino di Lucca e Pistoia, Castruccio Antelminelli, assediò e conquistò Carmignano. Solo tre anni dopo Firenze si riappropriò del territorio.
E' dal 1600 che si è sviluppato l'abitato di Carmignano ai piedi del castello giungendo così fino a noi.
Dell'antica rocca resta la torre del Campano, posta sulla sommità del colle. Poche tracce sono rimaste delle fortificazioni, più volte demolite. Sui resti del Mastio si trova ora un edificio ottocentesco.
La chiesa di San Michele poco sotto la Rocca di Carmignano faceva parte di un convento fondato nel 1211 da Bernardo da Quintavalle, nel 1782 gli venne conferito il titolo di antica Pieve. Preceduta da un portico rinascimentale, all'interno è ad unica navata trasformato nel XVII secolo, durante i restauri del dopoguerra furono messe in luce le capriate del tetto. Sugli altari si trovano Le anime del Purgatorio attribuito alla scuola di Francesco Curradi, Stigmate di San Francesco di Jacopo da Empoli, ed il capolavoro della chiesa la Visitazione del Pontormo del 1528-30. In una delle cappelle si trova un affresco, con relativa sinopia, di Andrea di Giusto con rappresentato San Cristoforo. Nella cappella di sinistra vi sono invece frammenti di affreschi del XV secolo. In altri altari si possono trovare la Madonna del Rosario di Cosimo Lotti del 1601; i Quattro santi, tela del XVII secolo, fanno da cornice ad un'Annunciazione su tavola di un seguace di Lorenzo Monaco. Infine un Presepio dipinto della scuola fiorentina del XVII secolo, vicino per le forme a Lorenzo Lippi. Nella chiesa di Carmignano si trova anche un organo di Giosuè Agati del 1818, recentemente restaurato. Annesso vi è un chiostro dalle forme rinascimentali.
L'economia di Carmignano è fondata per lo più dalla vitivinicoltura del Carmignano DOC. Già nel 1716 Cosimo III dei Medici istituì un Bando Granducale che disciplinava pochi vini toscani tra cui il Carmignano.