Domul, larg de 42 de metri, a fost iniţial un dom din lemn, ridicat de Arnolfo di Cambio. Ridicarea cupolei de piatră peste bolta catedralei a adus mai multe dificultăţi tehnice.
Exista deja un model de caramidă din anul 1367 pentru dom. În 1419 s-a ţinut o prezentare de proiecte pentru viitorul dom al catedralei. Principalii participanţi au fost Lorenzo Ghiberti (renumit pentru lucrul sau la „Porţile Paradisului” de la Baptiseriu) şi Filippo Brunelleschi. Brunelleschi şi-a inspirat proiectul din cupola dublă a Panteonului din Roma. Acesta a proiectat un model de lemn şi unul de piatră cu ajutorul lui Donatello şi Nanni di Banco. Brunelleschi a câştigat susţinerea proiectului, însă acesta nu a terminat proiectul intenţionat, pentru a fi sigur că el va conduce lucrările la acesta.
Soluţiile lui Brunelleschi au fost ingenioase şi unice până la acea dată. Proiectul deosebit octagonal al domului, a permis ridicarea domului fără a mai fi nevoie de schele. Imensa construcţie cântăreşte 37.000 de tone metrice şi conţine 4 milioane de cărămizi. Arhitectul a făcut mai multe desene şi schimbări de-a lungul proiectului. Brunelleschi a trebuit să inventeze maşini speciale de ridicat pietre mari. Aceste maşini speciale şi tehnici ingenioase în construcţie sunt aportul său fundamental la architectură. Ridicarea domului a început în 1420 şi a ţinut până în 1436. A fost primul dom octagonal din istorie care a fost ridicat fără o structură de schele de lemn, şi cel mai mare dom construit până atunci. Este unul dintre cele mai impresionante proiecte ale Renaşterii.
Acoperişul conic a fost încununat cu o cruce purtând sfinte moaşte, manopera a lui Verocchio din anul 1469. Acesta a folosit o maşină specială de ridicat greutăţi inventată de Leonardo da Vinci. Această cruce oferă domului înălţimea totală de 114.5 metri. Sfera de la baza crucii a fost fulgerată şi doborâtă la 17 iulie 1600. A fost înlocuită cu una şi mai mare, doi ani mai târziu. Decoraţiile de pe cilindrul domului ale lui Baccio di Agnolo nu au fost terminate niciodată, datorită faptului că acestea nu au fost aprobate de Michelangelo. Abia 150 de ani mai târziu acest dom va fi întrecut de domul lui Michelangelo din Biserica Sfântul Petru din Vatican. Ridicarea catedralei a început în anul 1296 după proiectul lui Arnolfo di Cambio şi a fost încheiată în anul 1469 cu sfera şi crucea de pe dom, ale lui Verrocchio. Faţada rămânea însă neterminată. (A.M.)
