Der Bau des Doms oder Santa Maria del Fiore wurde im Jahre 1296 von Arnolfo di Cambio auf den Überresten der alten Basilica di Santa Reparata begonnen. Das ursprüngliche Projekt wich erheblich von der heutigen Struktur ab, die erst im Jahre 1436 geweiht wurde. Die Arbeiten an der so genannten Fiore-Kirche, Symbol der Stadt Florenz, wurden nach dem Tod von Arnolfo von Giotto fortgeführt, der sich hauptsächlich dem Bau des Glockenturms widmete.

Nach seinem Tod wurden die Arbeiten am Dom, der nach dem Petersdom, der St. Paul-Kathedrale in London und dem Mailänder Dom die viertgrösste Kirche der Welt werden sollte, mit Unterbrechungen bis zum Jahr 1367 fortgesetzt.

Das Gewölbe des Mittelschiffs wurde im Jahr 1378 fertig gestellt, während der Bau der Seitenschiffe im Jahre 1380 abgeschlossen war. Die Podien und möglicherweise auch die Trommel der Kuppel wurden erst nachträglich hinzugefügt. Die sechseckige Kuppel, die aus zwei miteinander verbundenen flachen gotischen Kreuzgewölben besteht, entstand im Jahre 1434 nach den Plänen von Filippo Brunelleschi, die nach zahlreichen Auseinandersetzungen schliesslich genehmigt wurden.

Die Fresken sind das Werk von Vasari und Zuccai. Erst die spätere Berufung Giottos brachte neue Impulse. Doch Giotto, schon 68 Jahre alt, richtete seine ganze Energie auf den Campanile, den separat stehenden Glockenturm. Wenn schon der Dom nicht in kurzer Zeit zu vollenden war, so wollte er Florenz wenigstens mit dem Campanile ein alles überragendes Wahrzeichen schenken.

Seine Fundamente waren bereits 1298 zu Beginn der Bauarbeiten an der neuen Kathedrale unter Arnolfo di Cambio gelegt worden. Die für die italienische Gotik ungewöhnliche Position des Glockenturms -in einer Linie mit der Westfassade- wird zum einen als Indiz für die besondere Betonung der Vertikalen als Zentrum der "Bischöflichen Insel" gewertet, andererseits wollte man wohl die Sichtachse auf die geplante große Kuppel freihalten