Der Schweizer Biologe José Vouillamoz kam im Jahr 2004 zu der Überzeugung, dass die Rebsorte Sangiovese aus einer spontanen Kreuzung der Sorten Ciliegiolo × Calabrese di Montenuovo entstand. Im Widerspruch dazu stehen Untersuchungen aus den Jahren 2007 und 2010, die ergaben, dass Ciliegiolo ein Nachkomme von Sangiovese × Moscato Violetto ist. Sangiovese wäre demnach ein Elternteil von Ciliegiolo. Der französische Ampelograph Thierry Lacombe legte im Jahr 2012 Untersuchungen vor, nach denen Sangiovese ein Nachkomme aus Foglia Tonda mit Gaglioppo oder aber mit Frappato di Vittoria sein kann. Es gibt viele sich widersprechende Forschungsergebnisse, so dass die genetische Herkunft des Sangiovese als nicht geklärt gilt.
Lange Zeit galt die Einteilung in Sangiovese Grosso (mit den Vertretern Brunello, Prugnolo gentile und Sangiovese di Lamole) und Sangiovese piccolo (Sangiovese piccolo di Montalcino, Morellino di Scansano). Diese grobe Einteilung wurde, wie schon die Namen aussagen, aufgrund der Beerengröße getroffen. Bereits 1879 wurde jedoch durch eine Ampelografische Kommission der Provinz Siena die Sortengleichheit festgestellt. Durch neuere Pflanzversuche verschiedener Klone konnte die vermeintliche Eigenschaft der größeren Beeren des Sangiovese Grosso auf die Wachstumsbedingungen um Montalcino zurückgeführt werden. Es gibt auch keine Unterschiede im DNA-Profil. Der Prugnolo Gentile, aus dem der Vino Nobile di Montepulciano gekeltert wird, sowie der Brunello, Namensgeber des gleichnamigen Weines aus Montalcino, werden heute nicht mehr als eigenständige Sorten geführt. In beiden Fällen sprechen die DOCG Regularien von Sangiovese, der in der jeweiligen Gegend Brunello beziehungsweise Prugnolo gentile genannt wird.
Auch die agronomischen Ursprünge der Rebsorte liegen im Dunkeln. Es findet sich zwar immer wieder die Vermutung, Vorläufer des Sangiovese seien schon zu Zeiten der Römer oder gar der Etrusker angebaut worden, jedoch lassen diese Hypothesen sich nicht belegen. Die Sorte erscheint 1590 erstmals unter dem Namen Sangiogheto oder Sangioveto bei dem toskanischen Agronomen Giovan Vettorio Soderini. Aber auch in der Emilia-Romagna finden sich um 1650 Zeugnisse über die Rebsorte Sanzuvesa. Da die Traubensorte regional bedingt immer schon sehr unterschiedliche Namen trug und darüber hinaus sehr starke ampelographische Differenzierung je nach Anbaubedingungen ausbildet, sind eindeutige Zuordnungen, welche Rebsorte wann mit welchem Namen belegt wurde, heute kaum noch möglich. Die Herkunft des Namens ‚Sangiovese‘ ist nicht letztendlich geklärt, häufig wird er aber von sanguis jovis (lat.) hergeleitet und mit „Blut des Jupiter“ übersetzt.