La loggia era stata fatta progettare da Cosimo I a Giorgio Vasari nel 1568, per allocarvi i pesciaioli, che anticamente si trovavano a ridosso del Ponte Vecchio, nell'odierno lungarno degli Archibugieri, e che furono da lì cacciati per farvi passare il loggiato che sostiene il Corridoio vasariano. La loggia fu eretta tra l'agosto del 1568 e il settembre del 1569. Nel 1699 questa antica loggia fu accresciuta di un'arcata per ogni lato per volere di Cosimo III e a spese del Magistrato della Grascia, che soprintendeva alla vendita dei generi alimentari a Firenze.

Durante il cosiddetto risanamento di Firenze, nel 1889 venne smantellata e si cercò di recuperare le parti meglio conservate della struttura, in previsione di una sua ricostruzione, parti che (stemmi, tondi con i pesci, capitelli, ecc.), grazie a Guido Carocci, furono depositate presso il Museo di San Marco.

La loggia si presenta costituita da una doppia fila di nove arcate su pilastri (alle testate e al centro) e colonne d'ordine toscano, e coperta da una successione di voltine a calotta. La sua ariosa spazialità è dovuta all'uso di tiranti che bilanciano le spinte laterali degli archi senza bisogno di contrafforti esterni. Le campate angolari e quella centrale sono sorrette da pilastri in pietra serena, mentre le altre poggiano su colonne dello stesso materiale. Le facciate sono decorate con tondi raffiguranti diverse specie di pesci, collocati nei pennacchi degli archi, su modello degli antichi. Otto medaglioni per lato ricordano il mare, la pesca e le attività correlate, in sintonia con la funzione originaria della loggia. Quattro stemmi decorano gli angoli, mentre al centro un cartiglio ricorda la commissione granducale della loggia stessa.