Výstavbu katedrály si objednala Florentská republika. V roku 1296 sa začalo s výstavbou podľa návrhov významného architekta Arnolfa di Cambia. V roku 1302 zomrel, tak musela byť stavba prerušená. Až po 30 rokoch bola stavba zverená ďalšiemu talianskemu architektovi, ktorý je považovaný za predchodcu renesančného umenia. Bol to Giotto di Bondone, ktorý postavil v susedstve aj zvonicu, ktorá je po ňom pomenovaná - Giottova zvonica.
V roku 1357 stavbu prebral ďalší toskánsky architekt, ktorý vytvoril mohutné krížové klemby a tiež dostal nápad postaviť obrovskú kupolu, ktorá bola široká ako všetky tri lode. Sám ale nevedel túto kupolu zrealizovať, a tak na začiatku 15. storočia vyhlásili súťaž. Jej výstavba trvala 14 rokov a dodnes sa považuje za architektonický zázrak.
Katedrála Santa Maria del Fiore bola posvätená v roku 1436 pápežom Evženom IV. a zasvätená Panne Márii. Katedrála ukrýva radu majstrovských diel stredovekého umenia. Interiér nie je príliš zdobený. Je typickou ukážkou talianskej gotiky. Kupola je vyzdobená freskami. Vo vnútri svätostánku uvidíte Danteho portrét.
