La cattedrale gotica di Santa Maria del Fiore fu costruita nel 1296 da Arnolfo di Cambio sui resti dell'antica Basilica di Santa Reparata.
Il progetto originario era notevolmente diverso dalla struttura attuale. I lavori della chiesa detta del Fiore, il simbolo della città di Firenze, alla morte di Arnolfo furono affidati a Giotto che si occupò quasi esclusivamente della costruzione del campanile. Alla sua morte i lavori proseguirono fra interruzioni e riprese, l'esterno fu compiuto solo nella seconda metà del XIV secolo, forse da Francesco Talenti.
Il Duomo rivela notevoli diversità di stile nelle varie parti che lo compongono, fatto che testimonia il variare del gusto nel lungo periodo della sua costruzione. Se nelle fiancate esterne si trovano tracce romaniche, nella struttura interna, invece, a croce latina, a tre navate di linee purissime e maestose, si può notare il gusto gotico.
Forte è il distacco fra il corpo della navata e la parte terminale, a ottagono, magnificamente valorizzata dalla grandiosa struttura della cupola rinascimentale, alta 114 metri, costituita da due calotte di forma ogivale tra loro collegate, realizzata nel 1434 secondo il progetto di Filippo Brunelleschi, e affrescata dal Vasari e dallo Zuccai.
Sui fianchi della chiesa, notevoli soprattutto la "Porta della Mandorla" che risale al XV secolo, anch'essa di chiaro gusto gotico e la "Porta dei Canonici".
Di particolare interesse sono gli affreschi posti sulla navata sinistra, raffiguranti due condottieri a cavallo realizzati da Paolo Uccello e Andrea del Castagno. Belle le vetrate di Paolo Uccello, Andrea del Castagno, Ghiberti e Donatello.
Il pavimento di marmi policromi, completato tra il XVI e XVII secolo, è attribuito a Baccio d'Agnolo e a Francesco da Sangallo.
Le terrecotte sulle lunette delle porte delle due sagrestie sono di Luca della Robbia, mentre il rosone è di Lorenzo Ghiberti.