Die Architektur des Doms von Florenz, der Santa Maria del Fiore geweiht ist, stellt ein typisches Beispiel italienischer Gotik dar. Das Projekt geht auf Arnolfo di Cambio zurück, der an einem bestehenden Gebäude arbeitete und die Strukturen erheblich erweiterte. Nach seiner Fertigstellung 1367 wurde der Dom nach dem Vorbild des älteren Baptisteriums mit farbigem Marmor verkleidet, mit Ausnahme der Fassade, die unvollendet blieb und ihr heutiges Aussehen erst im 19. Jahrhundert bekam.
Nun musste noch die Kuppel von Santa Maria del Fiore geschaffen werden, von der 1421 nur der Tambour existierte: So wurde ein Wettbewerb ausgeschrieben, aus dem Lorenzo Ghiberti und Filippo Brunelleschi als Sieger hervorgingen, aber das endgültige Projekt und die außergewöhnliche Technik für die einzigartige, 1436 vollendete Domkuppel ist Letztgenanntem zu verdanken.
An der Außenseite sticht die Porta della Mandorla (Mandeltür) hervor, die wegen des großen Heiligenscheins, der die Figur der in den Himmel aufgenommenen Maria umgibt, so genannt wird, die unter anderen von Nanni di Banco ausgeführt wurde.
Im Inneren ist die Kathedrale in drei Kirchenschiffe unterteilt, die hoch aufstrebende Pfeiler gliedern, auf denen majstätische Spitzbögen ruhen.
Sie beeindruckt mit ihrer Größe - 153 Meter Länge und 38 Meter Breite - und einem schlichten, strengen Innenraum, der den Eindruck von Weite vermittelt: Niemals zuvor gab es einen vergleichbaren Kirchenbau.
Der Fußboden aus polychromem Marmor wurde von Baccio d′Agnolo entworfen und zwischen 1526 bis 1560 von seinem Sohn, Francesco da Sangallo und anderen Künstlern fertiggestellt. Während der nach der Überchwemmung von 1966 durchgeführten Restaurierungsarbeiten stellte man fest, dass im Fußboden einige umgedrehte Marmorplatten von der unvollendeten Fassade verwendet wurden, deren Abriss in jene Jahre fiel.
Unter den Werken im Inneren befinden sich links zwei Fresken, die die Reiterdenkmäler der Söldner Giovanni Acuto und Niccolò da Tolentino darstellen und jeweils von Paolo Uccello (1436) bzw. Andrea del Castagno (1456) gemalt wurden. Paolo Uccello ist auch die mit Fresken bemalte Uhr an der Innenfassade zu verdanken.
Über den Türen der Sakristeien befinden sich die von Luca della Robbia geschaffenen Lünetten.
Die große Pieta von Michelangelo sowie zahlreiche andere Originalwerke aus der Kathedrale (wie die Statuen der ersten Fassade), dem Glockenturm des Giotto und dem Baptisterium San Giovanni wurden entfernt und sind heute im Museo dell'Opera del Duomo zu sehen.
Die wunderschönen acht Glasfenster wurden zwischen 1434 und 1445 von großen Glasmeistern nach den Entwürfen einiger der größten Künstler der florentinischen Renaissance angefertigt: Donatello, Andrea del Castagno und Paolo Uccello.
Das Innere der Kuppel wurde zwischen 1572 und 1579 von Giorgio Vasari und Federico Zuccari mit Fresken eines großen Jüngsten Gerichts bemalt. Der Aufstieg zur Kuppel ermöglicht auch eine hautnahe Begegnung mit diesem Meisterwerk.
Die Wunder der Decke sollten den anderen Schatz der Kathedrale nicht vergessen lassen. Unter dem Boden verbirgt sich die Krypta Santa Reparata, in deren Innerem die Überreste der antiken Basilika zu sehen sind, ein Zeugnis des frühesten Christentums in Florenz und wahrscheinlich einer der größten frühchristlichen Komplexe Etruriens.
