La historia de la catedral de Florencia se desarrolla en seis siglos de trabajo. El proyecto original fue de Arnolfo di Cambio a final del XIII siglo mientras que la cúpula, símbolo de la Toscana, fue realizada por Filippo Brunelleschi. La fachada fue realizada para completar esta magnífica obra, en el XIX siglo.
A enriquecer la historia de este monumento contribuye una serie de intervenciones internas y externas, decorativas y estructurales, como por ejemplo la construcción de dos sacristías, con suelos de mármoles del XVI siglo y la realización de las esculturas por los frescos de Paolo Uccello, Andrea del Castagno, Giorgio Vasari y Federico Zuccari (II juicio universal en la cúpula).
Esta catedral fue la tercera y la última a ser realizada en Florencia en 1412 y fue llamada “Santa Maria del Fiore” aludendo a la azucena, símbolo de la ciudad.
La catedral fue construida en la parte superior de la de Santa Reparata, que, en 1293, la República de Florencia decidió sustituir con una mayor y magnífica; pues, en 1375, Santa Reparata fue demolida. Muchos despojos de esta iglesia son hoy visibles en el sector arqueológico de abajo la catedral. También la población misma contribuyó a los costes con un tributo impuesto en todos los testamentos.
En 1294 el proyecto fue asignado a Arrnolfo di Cambio que puso la primera piedra el 8 de septiembre de 1296. Jefe arquitecto del Consejo ciudadano, Arnolfo estaba ya revolucionando la basílica franciscana de Santa Croce.
Como por el Baptisterio, el diámetro de la catedral fue previsto de 45.5 metros. Arnolfo trabajó hasta su muerte, en 1302, pero 4 años antes ya había empezado a trabajar por la construcción de Palazzo Vecchio. Después de su muerte el trabajo se paró.
En 1334 fue llamado Giotto para vigilar la construcción pero murió poco después, en 1337. Mucho de su tiempo lo dedicò a la construcción de su campanario. Pues el trabajo fue confiado a Andrea Pisano, autor de la puerta sur del Baptisterio, hasta el año 1348, cuando la terrible peste demedió la población de 90.000 a 45.000 personas.
El campanario en fin fue completado en 1359, después de 10 años de trabajo supervisado por Francesco Talenti. En 1360 un nuevo proyecto fue arrancado con la colaboración de Giovanni di Lapo Ghini. El proyecto sufrió la división de las naves centrales en cuatro secciones, con menos ventanas respecto a la estructura original de Arnolfo y con dos secciones laterales. En 1375 Santa Reparata fue abatida, pues Santa Maria del Fiore estaba ahora lista para ser la nueva catedral de Florencia.
Cuando muchos años después, en 1586, el gran duque Francesco I dè Medici decidió construir una nueva fachada, algunas de Arnolfo mismo fueron desmanteladas y transferidas al Museo de la Obra en el interno de la catedral.