Santa Maria del Fiore sorge sulle rovine della vecchia cattedrale di Santa Reparata, costruita al tempo del Vescovo Zanobi, nei primi decenni del V secolo. Il progetto iniziale fu quello d’ingrandire la prima Cattedrale. Poi, però, nel 1294, il Consiglio dei Cento decise per una nuova costruzione.
Nel 1296 fu posta la prima pietra benedetta per la costruzione della nuova cattedrale, con la direzione dei lavori affidata all’Architetto Arnolfo di Cambio. Dedicata alla Vergine col nome di Santa Maria del Fiore, la Cattedrale non cancellò - fino al termine dei lavori di costruzione - la vecchia Chiesa. Che, nel 1375, venne definitivamente sepolta.
Quando Arnolfo scomparve (1331 o 1332?), il rallentamento dei lavori fu conseguente. Almeno fino a quando l'Arte della Lana, la più potente corporazione di Firenze, nominò capomastro Giotto, che portò avanti l’opera fino al 1337, anno della sua scomparsa.
I lavori della cattedrale si chiusero nel 1415. A quel punto mancava soltanto - si fa per dire - la cupola, che venne disegnata dal Brunelleschi con un vero e proprio capolavoro d’ingegneria. Eretta in soli quindici anni, la cupola - con la sua palla di bronzo dorato ed una croce - è oggi il simbolo di Firenze nel mondo.
Papa Eugenio IV consacrò la Cattedrale nel 1436, in occasione del Concilio che si stava svolgendo a Firenze.
Nell'ottocento fu rifatta la facciata al Duomo (Architetto Emilio De Fabris), che divenne quella ancora oggi presente.
L'interno della Cattedrale è ricco di monumenti ed altre opere d'arte. Tra queste il monumento a Giotto di Benedetto da Maiano, il ritratto di Dante di Domenico di Michelino (su disegno del Baldovinetti) ed il tondo col busto del Brunelleschi di Andrea Cavalcanti. Inoltre il quadrante dell'orologio - di Paolo Uccello -, le vetrate rotonde, eseguite su cartone del Ghiberti e l'acquasantiera del 1380.
Dietro l'altare maggiore - di Baccio Bandinelli - si trova la Sacrestia delle Messe, dove si rifugiò Lorenzo il Magnifico durante la congiura de'Pazzi nel 1478.
Nei sotterranei di Santa Maria del Fiore si può ancora oggi visitare la vecchia cattedrale di Santa Reparata.
Il Duomo di Firenze, con i suoi 153 metri di lunghezza e 38 di larghezza, è la quarta Chiesa cristiana del mondo per dimensione.
Come le cattedrali delle città rivali, Santa Maria del Fiore fu costruita con pianta a croce latina, con navata basilicale, tre vasti bracci ed una cupola; quest'ultima ha l'attaccatura a 50 metri dal suolo.
La cattedrale si affaccia sulla piazza del Duomo, dove ogni anno - a Pasqua - si svolge lo Scoppio del Carro.