Con il testamento del 6 febbraio 1694, Filippo Franci, suo fondatore, lasciò i propri beni alla Pia casa, e questa fu la prima di una lunga serie di donazioni. Alla morte di Franci, con il motuproprio del 15 ottobre 1694, il granduca Cosimo III, confermò la bontà dell'istituzione e ne dettò le nuove regole. Fra i trentatre deputati furono da allora elette le figure di provveditore, sottoprovveditore e camarlingo, per la cura e l'amministrazione del patrimonio. Primo provveditore fu Carlo Gianni che nel 1688 era succeduto a Franci e a Melani e che aveva promosso l'apertura di botteghe di "lanaiolo" e di "lanciaio", per la lavorazione dei tessuti e del ferro, e l'affitto delle pinete di Grosseto per la raccolta e la lavorazione dei pinoli. I fanciulli trovavano impiego nelle botteghe per la lavorazione delle lame affilate (lanciaio), della lana e del ferro, che erano attigue alla loro residenza e vendevano all'esterno i loro prodotti. I più piccoli venivano invece impiegati nella lavorazione dei pinoli, cioè nell'estrazione del gheriglio dal guscio dei frutti raccolti nelle pinete del Tombolo, che i deputati tenevano in affitto, e trasferiti in un magazzino in città.
Nel 1786, Pietro Leopoldo di Lorena decretò la soppressione della Pia casa del Refugio dei Fanciulli di San Filippo Neri e dette nuova forma all'istituzione per rinnovare l'istituzione e convertirla all'esclusivo fine di alimentare ed educare "i fanciulli miserabili e privi di parenti", nel numero di ottanta, svincolando l'istituto dalle finalità di correzione coercitiva nelle carceri interne e di cura dalla tigna, cui da quel momento sarebbero stati preposti altri enti come la Casa di correzione e gli ospedali. Al nuovo Istituto dei poveri fanciulli orfani, poi Pia casa di San Filippo Neri, Pietro Leopoldo assegnò l'edificio del convento di San Giuseppe situato in via delle Casine, già soppresso per suo volere, ne dotò la cassa di entrate fisse straordinarie per l'avvio delle attività.
Nel 1841, per volere del granduca Leopoldo II di Lorena, la soprintendenza della Pia casa fu affidata al commissario dell'Orfanotrofio del Bigallo. Già nel 1849, la direzione dell'Orfanotrofio fu affidata a Dario Boldrini, direttore della Pia Casa di Lavoro, ma solo nel 1871 l'ente fu aggregato completamente alla Pia Casa, per l'evidente identità degli scopi delle due istituzioni che in alcuni aspetti venivano a sovrapporsi. L'amministrazione fu però tenuta divisa. L'aggregazione fu riconosciuta ufficialmente con il decreto sovrano del 22 luglio 1887.
Una nota a parte merita l'opera "Pia Eredità De Poirot", istituita da Luigi De Poirot nel suo testamento del 1 dicembre 1824, che lasciava la parte cospicua dei suoi beni per istituire un fondo per il mantenimento e l'educazione, presso l'Orfanotrofio di San Filippo Neri di Firenze, di un certo numero di orfani di padre delle parrocchie di San Felice in Piazza e di Or San Michele (luoghi della residenza della sua famiglia di origine).
Nel 1871, l'Opera pia fu riunita, insieme a quella facente capo all'Orfanotrofio di San Filippo Neri, alla Pia casa di lavoro di Firenze.