Dóm Santa Maria del Fiore, v němž se snoubí gotická katedrála toskánského typu s renesační kupolí, dominuje panoramatu Florencie.
Stavba florentské katedrály byla zahájena na zakázku florentské republiky 8. září 1296 podle návrhů významného architekta Arnolfa di Cambio. Stavělo se na místě, kde stál původní kostel Santa Reparata. Po Arnolfově smrti v roce 1302 byly práce na 30 let přerušeny. Poté bylo pokračování díla svěřeno Giottovi di Bondone, který však pouz navrhl projekt vedle stojící zvonice (Giottova kampanila). Stavba se opět rozběhla až roku 1357 podle plánů Francesca Talentiho, který Cambiovy plány výrazně změnil. Jeho dílem jsou mohutné křížové žebrové klenby ve všech lodích i plán, vytvořit nad křížením ohromnou kupoli o šířce všech tří lodí. Rozšíření se dočkal i chór. Podélný trakt byl dokončen roku 1378. Čtyři pole hlavní lodi mají rozměry 20 x 20 metrů a výšku 40 metrů. Interiér proto působí nesmírně pádným, monumentálním dojmem. V roce 1386 byly budovány základy chórového závěru a roku 1389 byly budovány pilíře křížení. V roce 1413 byl proveden tambur kupole a vynořila se otázka po její technické realizaci.
Na realizaci kupole byl vypsán počátkem 15. století konkurs, který vyhrál Filippo Bruneleschi. Dvouplášťová osmiboká kupole, kterou postavil v letech 1420 - 1434, byla a je dosud považována za zázrak stavební techniky. Byla postavena zvenčí dovnitř, z cihel kladených ve vzoru rybí kosti bez použití lešení. Její rozpětí činí 41,97 m. To znamená, že je třetí největší stavbou svého druhu na světě (rozpětí kupole svatopetrské baziliky v Římě je o 60 cm širší, základna kupole Pantheonu činí 43,22 m).
25. března 1436 byla katedrála zasvěcena papežem Evženem IV. Panně Marii. Papež tehdy pobýval delší dobu ve Florencii. Poté v dómu zasedal v letech 1438 - 1439 ferarsko-florentský koncil, který osobně navštívil byzantský císař Jan VIII. a konstantinopolský patriarcha Josefos. V červnu 1439 tu byla uzavřena církevní unie.
Roku 1478 byl z podnětu rodiny Pazziů spáchán v bazilice atentán na Medicejské. Lorenzovi Nádhernému, se podařilo uniknout, ale jeho bratr Giuliano byl zabit.
Roku 1587 bylo zbořeno nedokončené průčelí katedrály, které stavěl Arnolfo di Cambio. Poté byla vypsána řada konkursů na jeho dostavbu, ale teprve roku 1871 byl schválen návrh architekta Emilia de Fabris, který respektoval historický vzhled katedrály. Novogotická přední fasáda byla dokončena v roce 1887. Stejně jako pro ostatní stěny je pro také pro chrámové průčelí typické obložení třemi druhy mramoru: bílým z Carrary, zeleným z Prata a růžovým z Maremma a navíc bohatá figurální výzdoba.
Původní kostel Santa Reparata byl vystavěn na přelomu 4. a 5. století. Později byl za válek s Byzancí zničen a někdy během 7. - 9. století znovu postaven. Při zahájení výstavby katedrály bylo pouze zbořeno průčelí starého kostela. Nová stavba postupně obklopila původní budovu, v níž se až do roku 1375 konaly běžně bohoslužby. Poté byla Santa Reparata zbourána.
Roku 1966 byly objeveny pozůstatky kostela Santa Reparata v podzemí dómu, restaurovány a otevřeny pro veřejnost. Návštěvník zde může shlédnout zachované fresky, náhrobní desky a také náhrobek stavitele kupole Filippa Bruneleschiho.
Prostorná katedrála je čvrtým největším chrámem na světě. Její délka činí 153 m, šířka 38 m, 90 m v příčné lodi, dóm pojme 25 tisíc návštěvníků.
Střízlivý, světle omítnutý interiér je typickým projevem italské gotiky. Také vnitřní prostor kupole měl podle Bruneleschiho plánů zůstat bez malířské výzdoby nebo dekorace. V letech 1572 - 1579 však provedli Giorgio Vasari a po jeho smrti Federico Zuccari jeho freskovou výzdobu. V minulých dvou stoletích bylo proto často uvažováno o jejím odstranění.
Na pravé stěně dómu stojí za povšimnutí medailón s poprsím Bruneleschiho, vlevo Danteho portrét od Domenica di Michelino. Básník je na ní zobrazen na pozadí Florencie (panorama s chrámovou kopulí za jeho života ovšem neexistovalo) a s Božskou komedií v ruce.
