Filippo Brunelleschi começou a construção da CÚPULA em 1420. O diâmetro da parte mais larga é de 41,50m - valor muito próximo ao máximo permitido para qualquer tipo de cúpula. Em vez de usar técnicas anteriores, Brunelleschi inventou uma técnica baseada em seu conhecimento sobre o modo de construção de edifícios romanos, que colocou a serviço de um novo conceito que levava em conta problemas técnicos, culturais e estéticos na construção da cúpula.

Basicamente, a edificação da cúpula dependia do uso de competências técnicas, a fim de evitar qualquer descontinuidade perigosa na alvenaria (que pesa 27.000 toneladas). Foi construída de modo que se sustentase sozinha.

A cúpula é surpreendentemente moderna: em concha dupla, a parte exterior protege a interior de agentes atmosféricos. Concluído em 1436, o Domo é o edifício mais famoso de Florença, simbolizando uma grande tradição cultural e consciência cívica da cidade. A Cúpula foi pintada por Giorgio Vasari (1511-1574) e Federico Zuccaro (c. 1540-1609) com um afresco representando o Juízo Final.