Storhertugdømmet Toscana (it. Granducato di Toscana) var en stat i dagens Italia som eksisterte fra 1569 til 1859. Storhertugdømmet erstattet Hertugdømmet Firenze, som hadde oppstått fra den tidligere Republikken Firenze i 1532, og som hadde annektert Republikken Siena i 1557.

Storhertugdømmet omfattet det meste av dagens Toscana, bortsett fra de nordligste delene, som tilhørte Hertugdømmet Massa og Carrara og Republikken og Hertugdømmet Lucca (til 1847). Hovedstaden i storhertugdømmet var Firenze.

Medicifamilien styrte storhertugdømmet til slekten døde ut i 1737. Storhertugdømmet ble da arvet av Frans Stefan av Lothringen, svigersønn til keiser Karl VI. Frans Stefan, som selv ble tysk-romersk keiser i 1747, styrte Toscana til sin død i 1765, da han ble etterfulgt av sin yngre sønn Peter Leopold. Han styrte til 1790, da han etterfulgte sin bror som keiser.

I 1786 ble Storhertugdømmet Toscana den første staten som avskaffet dødsstraffen, påvirket av Cesare Beccarias Dei delitti e delle pene (1764).

Leopold ble etterfulgt av sin yngre sønn, Ferdinand III, som ble drevet ut av franskmennene etter Traktaten i Aranjuez (1801), for i stedet å bli kurfyrste i Salzburg.

Storhertugdømmet ble etter dette oppløst og erstattet av Kongeriket Etruria, styrt av medlemmer av huset Bourbon-Parma. Kongeriket Etruria ble i sin tur annektert av Frankrike i 1807 og omdannet til departementene Arno, Méditerranée og Ombrone.

Etter Napoleons nederlag i 1814 ble Ferdinand gjeninnsatt som storhertug og regjerte til sin død i 1824. Hans sønn, Leopold II, styrte til april 1859, da han ble drevet på flukt etter en revolusjon som følge av østerrikernes nederlag i krigen mot franskmennene og piemonteserne.

I juli samme år abdiserte Leopold fra sitt eksil i Wien til fordel for sønnen Ferdinand IV, som imidlertid aldri regjerte. Toscana var under Kongeriket Sardinias administrasjon, og Ferdinand ble formelt avsatt av den faktiske regjeringen 16. august. I desember 1859 opphørte Storhertugdømmet Toscana å eksistere, og det ble sammen med Hertugdømmet Modena og Hertugdømmet Parma innlemmet i De forente sentralitalienske provinser, som igjen ble annektert av Kongeriket Sardinia noen få måneder senere, i mars 1860.