La sainte patronne de Piombino est sainte Anastasie, fêtée le 8 mai : au XVIIe siècle, un grand couvent de la ville lui fut dédié, dont subsistent encore aujourd'hui le cloître et quelques épigraphes, avant qu'en 1805 la princesse de Piombino Elisa Bonaparte Baciocchi ne fasse désacraliser son église pour y aménager un hôpital moderne.
Le nom même de Piombino est profondément lié à Populonia, l'antique cité portuaire qui fut la plus importante de la Dodécapole étrusque, fondée sur le versant nord du mont Massoncello : selon l'hypothèse la plus accréditée, « Piombino » dériverait de « Populino », petite Populonia. La cité étrusque, déjà décrite comme « morte » par le poète Rutilius Namatianus au Ve siècle, fut pillée en 546 par les Goths de Totila puis en 573 par les Lombards, qui contraignirent l'évêque Cerbonius à se réfugier sur l'île d'Elbe, dont Piombino est séparée par l'étroit canal qui marque aussi la frontière entre mer Ligure et mer Tyrrhénienne. Principal centre du Val di Cornia, la ville devint à l'époque moderne le principal pôle de l'industrie sidérurgique toscane, et compte aujourd'hui parmi les plus importants ports italiens pour le trafic de passagers.