אחת מציוני הדרך המפורסמים ביותר בפירנצה היא קתדרלת סנטה מריה דל פיורה. הכיפה האדמדמה המפורסמת שלה, הנראית מרחוק, נראית מרחפת מעל העיר. כאשר תוכננה הקתדרלה הם החליטו להפתיע את העולם כולו - מבחינת גודל השטח הוא לא יהיה שווה, היה עליו לאכלס את כלל אוכלוסיית העיר (באותה תקופה הוא היה 90 אלף איש). הקתדרלה מרשימה בגודלה ובעיטורה האדריכלי, אך היא יכולה להכיל רק 30 אלף איש.
ההחלטה על הקמת קתדרלה התקבלה על ידי ממשלת העיר פירנצה בשנת 1289 והזמינה את אחד האדריכלים הטובים ביותר, ארנולפו די קמפיו. ליסודות הבסיס, אדון לבש צורה של צלב לטיני - שלוש ספינות, שני חתכים רוחביים ואפסיס חצי עגול, והכל באופן המסורתי של הסגנון הרומנו-גותי. במקביל, כיפת הספינה הראשית הייתה אמורה להיות כמו זו של הפנתיאון הרומי.
המקדש הוקם באתר הקתדרלה העתיקה של סנטה רפארטה, שעמדה במשך 9 מאות שנים. במהלך תקופה זו הוא הפך רעוע מאוד. אבות העיר השתדלו לעלות על יריביהם מהערים פיזה וסיינה, שקתדרלותיהם נבדלו ביופיין יוצא הדופן.
לאחר מותו של די קמפיו בשנת 1302, הוקפאה בניית הקתדרלה כמעט 30 שנה. רק בשנת 1331 גילדתם של סוחרי הצמר של פירנצה לקחה על עצמה את הקמת הקתדרלה ומינתה את ג'וטו לאדריכל הראשי. אך אדון זה, שהחל לבנות את מגדל הפעמונים, נפטר בשנת 1337. ואז התרחש אסון ארצי - המגיפה. הבנייה נעצרה שוב.
העבודה על הקתדרלה חודשה רק בשנת 1349 בהנהגתם של כמה אדריכלים. הם סיימו את מגדל הפעמונים של ג'וטו, כמעט מבלי לשנות את מראהו, והרחיבו את שטח הבנייה.
אך בקושי בשנת 1380 סיימו את קירות הספינה הראשית. איך צצו בעיות הכיפה? הייתה שוב הפסקה בעבודה כמעט 40 שנה. וכאן השירותים לבניית הכיפה באורך 42 מטר לא הוצעו על ידי האדריכל, אלא על ידי התכשיטן פיליפו ברונלסקי. הוא הציע לתכנן מכונות מיוחדות שיוכלו להרים את החומרים הדרושים לגובה.
אבות העיר סמכו על התכשיטן הצעיר ולא טעו - האדון הבין את תוכניותיו בשורה קצרה ובנה כיפה ללא פיגומים שנחו על הקרקע. כיפה גבוהה זו הגדירה את הוד הקתדרלה והפכה לצללית אופיינית בכל רחבי פירנצה.
בשנת 1436, הקתדרלה של סנטה מפרייה דל פיורה הוקדשה על ידי האפיפיור יוג'ין הרביעי.
