En el corazón de la ciudad de Florencia destaca la Catedral, una obra gótica con una cúpula plenamente renacentista. Anteriormente, el espacio lo ocupó la antigua iglesia de Santa Reparata, copatrona de Florencia.
Arnolfo di Cambio comenzó su construcción en 1296. Posteriormente, el gran pintor Giotto, que también era arquitecto, la continuó y diseñó el Campanile.
Lo primero que se observa al llegar la plaza del Duomo es que no se trata de una arquitectura sino de un conjunto arquitectónico formado por la Catedral, el Baptisterio y la torre o Campanile. Otra sorpresa es la diferencia entre el gótico clásico francés y el italiano. El francés se caracteriza por la una marcada verticalidad; la sustitución del muro por grandes vidrieras o la profusión de contrafuertes y arbotantes con pináculos y gárgolas. El italiano es un gótico mucho más horizontal, más macizo, sin apenas ventanas y sin el sistema de contrarrestro exterior típico gótico. Al menos, este es el caso de la Catedral o Duomo de Santa María del Fiore, Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO desde 1982.
Santa María es inconfundible por la combinación de los mármoles de sus muros en los que alternan tres colores y tres procedencias diferentes: el mármol blanco es de Carrara; el verde de Prato y el rojo de Siena.
En el interior, la planta es de tipo basilical, con una nave central muy alta y ancha y dos naves laterales (menos altas y anchas), que forman una cruz latina. Las naves están separadas por una arquería ojival (arcos apuntados). Es un espacio un tanto desnudo pues algunas de las esculturas que la decoraban se encuentran en el Museo de la Catedral (Museo de la Opera del Duomo).
La parte más sobresaliente del edificio es la cúpula, todo un reto para los arquitectos del momento, pues sus dimensiones sobrepasaban lo hecho hasta ese momento (a excepción del Panteón). Su construcción se decidió mediante un concurso que ganó el arquitecto Filippo Brunelleschi en 1419. Su propuesta consistía en un tambor octogonal sobre el que se asientan dos cúpulas: una exterior, apuntada y octogonal; otra interior, semiesférica de 43 metros de diámetro. Esta doble cúpula está rematada por una linterna a la que los turistas pueden subir. O mejor dicho, deben subir: la experiencia de caminar «casi» por la cúpula interior y la vista de Florencia de sus más de 114 metros de altura es impresionante y difícil de olvidar.