Sur le côté nord de la place s'élève la COLONNE SAN ZENOBE, érigée en 1330 en commémoration de la translation des reliques de saint Zenobe, patron de Florence.
LE DOME, SANTA MARIA DEL FIORE, ainsi nommée des fleurs de lys figurant dans les armoiries de Florence, occupe l'emplacement d'une ancienne église consacrée à Santa Reparata. La décoration et le revêtement du Baptistère furent terminés en 1293; l'année suivante, la République rendait un décret mémorable ordonnant à ARNOLFO DI CAMBIO d'exécuter un modèle et des dessins pour la reconstruction de Santa Reparata: «Avec telle hauteur et magnificence qu'on ne puisse attendre de l'industrie humaine rien de plus noble et de plus beau, dans cette pensée que les œuvres entreprises par la commune doivent être conçues avec une grandeur correspondant à la grande âme que forment tant de citoyens réunis dans une seule et même volonté.»
Comme Santa Reparata dépendait de la corporation des marchands de laine, il fut établi qu'ils auraient à supporter la plus lourde part des frais de reconstruction, mais, à titre de dédommagement, on leur concéda un droit sur les exportations. Après avoir démoli Santa Reparata, Arnolfo traça le plan de sa basilique, d'après les traditions pisanes, en forme de croix latine, c'est-à-dire qu'il donna les mêmes dimensions aux bras du transept et du chœur, et il affecta au déambulatoire cinq chapelles polygonales développées extérieurement en cinq pans symétriques.
Arnolfo était trop imbu de l'antique pour prévoir l'effet qu'allaient produire dans le style gothique la nudité et la sécheresse de lignes qui en sont l'antipode. Une autre erreur de son plan fut l'importance donnée aux membres séparés, d'après ce principe que chaque chose grande en soi agrandit l'ensemble, ce en quoi il perdait de vue la loi architecturale, qui veut, pour l'harmonie d'un édifice, que toutes les parties se subordonnent à l'ensemble. Tout à l'opposé des cathédrales du nord où l'étroitesse relative de la nef élève les voûtes à l'infini, Arnolfo élargit les siennes dans de si vastes proportions qu'elles produisent à première vue une impression d'écrasement, aggravée encore par la vue des grands espaces de murs laissés nus entre les fenêtres aussi étroites que parcimonieusement ménagées.
Quand Arnolfo di Cambio mourut en 1300, il avait amené l'œuvre à la croisée, et la construction fut continuée par son successeur immédiat, le Giotto, auquel sont dus les revêtements extérieurs des transepts et du chœur.
En 1357, le plan d'Arnolfo subit une première modification, et, à partir de cette époque, s'ouvre la longue série des architectes du dôme, placés sous la direction de commissaires pris parmi les chefs des corporations et sans l'assentiment desquels nul n'avait le droit d'ajouter une pierre à la cathédrale. Ces gens sans connaissances techniques, qui n'obéissaient qu'au seul mobile de faire de Santa Maria del Fiore un monument unique, arrivèrent forcément à lui donner cette absence de coordination si fâcheuse et que la fameuse coupole, la belle œuvre de Brunelleschi, contribue, pour sa part, à rendre plus frappante encore.
C'est en 1418 que fut ouvert, pour le modèle de la coupole, le concours où Brunelleschi triompha de ses concurrents. Il ne lui fallut pas moins de quatorze années pour mener à terme cette entreprise hardie, et encore la lanterne ne fut-elle achevée qu'en 1462. La façade, qui fut détruite en 1588 pour être remplacée magnifiquement, a été refaite depuis quelques années seulement avec une complication et une surchage extrêmes. Les quatre portes latérales sont des XIVe et XVe siècles. Ce sont des ouvrages de l'école Pisane ornés de mosaïques et surmontés d'une statue. La plus remarquable de ces portes, la deuxième du nord (1408), est l'œuvre de PIERO D'AREZZO, aidé de NANNI DI BANCO. C'est à ce dernier qu'est dû le haut relief dit de la Madona della Cintola, où se pressentent déjà Ghiberti et Donatello. La mosaïque du tympan, l'Annonciation, fut dessinée par le GHIRLANDAJO (1496).
L'Intérieur de Sainte-Marie des Fleurs est d'une austérité allant jusqu'à la froideur d'un temple méthodiste.
Le maître-autel, placé sous la coupole, est entouré d'une clôture en marbre, de forme octogonale comme la coupole, et ornée de bas-reliefs de BACCIO BANDINELLI, œuvre médiocre substituée à la belle clôture en bois de Ghiberti.
Derrière le maître-autel se trouve la fameuse Déposition de MICHEL-ANGE, œuvre de vieillesse et inachevée qu'il tailla dans un chapiteau antique du Temple de la Paix que lui avait donné le pape Paul III. Cet ouvrage pèche par des défauts de proportion malheureusement très apparents. Sainte-Marie des Fleurs contient nombre de monuments et d'œuvres remarquables.