Около 1296 года было решено, что древний собор Святой Репараты (раскопки остатков зтой церкви можно увидеть внутри собора, не соответствует больше важности и размерам города. Новый собор решили посвятить Богородице, а назвали – "Собор Св. Марии с цветком" (Santa Maria del Fiore), подразумевая связь с именем Флоренции – "цветущая". Строительство Собора поручили Арнольфо ди Камбио. который годом раньше уже начал работу над церковью Санта Кроче. Работа по сооружению Собора затянулась на долгие годы и только в 1436 году. после 110 лет строительства, папа Евгений IV освятил собор. Впоследствии, в конце XV века. фонарь купола был увенчан крестом и шаром и только в середине прошлого века была выполнена облицовка фасада мрамором по рисунку архитектора Змилио де Фабрис.
Собор выполнен в виде латинского креста с тремя нефами, разделенными огромными пилястрами, и хорами, от которых ответвляются два боковых трансепта и полкруглая абсида.
Строгий интерьер и исключительная простота еще больше подчеркивают простор помещения. Собор имеет 150 метров в длину и является третьей в мире по величине христианской церковью после соборов Святого Петра в Риме и Святого Павла в Лондоне.
Являясь по конструкции готическим собором, Санта Мария дель Фиоре сдержанностью и соразмерностью частей отражает дух классицизма, унаследованного Флоренцией непосредственно от Рима. Контрасты и вертикальные диспропорции готики здесь приглушены совершенством композиции. в основе которой лежит идеальный квадрат со сторонами 38 метров. Этот размер имеет высота центрального нефа и ширина всего собора. Место знаменитых проповедей доминиканского монаха Савонаролы. Собор был также свидетелем трагедии (известной как "заговор Пацци"), которая разыгралась на Пасху 1-178 года. По поручению папы Сикста IV и флорентийского семейства Пацци несколько убийц покушались на жизнь Лоренцо Великолепного и его брата Джулиано Медичи. В результате зтого нападения Джулиано был убит. а Лоренцо с помощью друзей удалось спастись в одной из ризниц Собора..
