Начало строительства собора Санта-Мария-дель-Фьоре относится к 1296 г., счастливому времени расцвета коммунальных вольностей. Замысел собора и первая модель принадлежат Арнольфо ди Камбио, который отважился соединить принципы проторенессансной тектоники с рационализмом готической конструкции, горизонталь традиционной базилики с вертикалью центрического сооружения. Соединив трансепт с алтарной частью и превратив их в единую грандиозную купольную ротонду с тремя полукруглыми апсидами, он тем самым сделал купол над средокрестием архитектурной доминантой всего сооружения и стал в определенной мере первым далеким провозвестником ренессансных идей.
В Х IV в. Франческо Таленти изменил проект в сторону удлинения нефа и укрупнения масштаба подкупольного пространства. При Арнольфо был построен фасад и инкрустация его нижней части (в Х VI в. инкрустация сбита и заново нанесена только в Х I Х в. в духе неоготики). Таленти реализовал четыре звена базилики и все субструкции купола вплоть до тамбура.
Базиликальная часть собора поражает размахом единого, легко обозримого пространства, торжественной монументальностью и несколько холодноватой пуританской строгостью. Готическая конструкция получила чисто итальянское истолкование: вертикаль стрельчатого свода подчинилась горизонтали мощного карниза и широкого шага опор (18 м), пучки колонн превратились в пилястры коринфского ордера, между сводом и опорами сохранились тектонические отношения несомых и несущих частей. Выделенная цветом система опор и нервюр подчеркнуто конструктивна и рациональна, светлая гладь стены повсюду бережно сохранена, пространство залито ровным дневным светом, в котором нет места мистике.
На новом этапе строительства камнем преткновения стало возведение купола. Трудности конструктивного и художественного характера были блестяще решены на новой технической основе Ф. Брунеллески, который изготовил четвертую и последнюю модель храма (утверждена в 1420 г.). В 1431 г. купол в основном возведен. Папа Евгений IV в знак своего благоволения посылает золотую розу, а в 1435 г. при большом стечении народа освещает подкупольное пространство. В 1436 г. Брунеллески выигрывает конкурс на модель фонаря, который с некоторыми изменениями был достроен рядом архитекторов (Микелоцци, А. Манетти, Б. Росселино и др) в 1470 г.
Новаторским было решение Брунеллески возвести купол огромного размера (внутренний диаметр — 45 м, внешний — 55 м) на восьмигранном барабане с относительно тонкими стенами без системы контрфорсов. Используя опыт готической архитектуры, Брунеллески создает сложную каркасную конструкцию двойного купола (внутреннего и внешнего), крепящуюся на восьми основных (по углам) и шестнадцати дополнительных (на гранях) несущих ребрах, стянутых изнутри опоясывающими кольцами из каменной кладки, деревянных связок и металлических скоб.
Распор грандиозного купола гасился внутри здания как за счет венцов, так и за счет стрельчатого очертания свода с оптимальным изгибом дуги ребер в 60°. Дополнительную жесткость конструкции придавал венчающий купол фонарь, а также уникальная послойная кладка, в которой последовательно использовались камень и кирпич, положенный с наклоном внутрь и зигзагом. Грани купола слегка прогибаются внутрь, что уменьшает напряжение на разлом и, подобно античным курватурам, придает объему органичную упругость.
В послании флорентийского правительства от 1296 г. Арнольфо ди Камбио содержалось напутствие: создать такое сооружение, в котором бы билось «сердце, ставшее очень большим, ибо оно состоит из душ всех граждан, объединенных одной волей». В этом напутствии напряженно вибрировал обнаженный нерв веры человека эпохи готики — собор мыслился как трепетное сердце Флоренции, преподнесенное в дар Богу — вселенскому архитектору.
Оценка купола Брунеллески, данная Альберти в Х V в., сохраняет идею гражданского единства, но безмерно удаляется от экстатической эмоциональности первых заказчиков: «Огромное сооружение, воздвигнутое над небесами, такое обширное, что способно покрыть своей тенью все тосканские народы». В этом определении акцент сделан на «сооружении», а место мистического строителя занял, по сути, сам Брунеллески. «Мир стал тончайшим синтезом колес, эллипсов, сфер, парабол — механизмом…» (М. Волошин).
Брунеллески возвел над городом действующую модель неба, модель из доступных ему земных материй. Именно из этого надо исходить при оценке купола внутреннего и внешнего. Средние века знали небо мистическое, преисполненное сиянием горнего мира, и отсюда залитые светом купола Византии и романской Италии. Купол Брунеллески, наоборот, «покрывает тенью», ибо он материален.
Материальным и темным было мифологически-телесное небо античного Рима, воплощенное в идеальной сфере Пантеона. Внутренний купол Брунеллески в общих чертах повторяет схему купола Пантеона, хранящую тень в оппозиции к светлому оку светового окна в зените, но чувственная тяжесть античного неба навеки утрачена, ибо небо безмерно удалилось от человека. И то, что Брунеллески ставит свой купол на высоту в два с половиной раза большую, чем устои основания купола Пантеона (ср.: 21 м и 55 м), — знак самого времени.
Небо мифологическое, вознесенное на высоту мистического неба христианства, становится небом «астрономическим» (И.Е. Данилова), звездным небом ночи. Оно доступно человеческому пытливому глазу только во мраке, оно безмерно далеко и столь же безмерно притягательно для человеческого разума, жаждущего познания. Таков и купол Брунеллески — далекий, манящий, динамически рвущийся во тьму неизведанного, в которой сияет свет истины.
Художественная концепция внешнего купола находит объяснение все в том же определении Альберти: купол «воздвигнут над небесами» — значит, мы видим конструкцию, ее механику, скрепы неба, на которых оно держится. При этом свое небо Брунеллески лепил не из метафизических материй, а из того, что было праматерией даже для Бога (ср. с мифом о создании человека) — из глины/земли родной Тосканы, в которой небо, человек и земля едины, так как терракота черепицы напоена теплом тосканского солнца и обожжена огнем, зажженным человеческими руками. Сила человеческого ума и духа на наших глазах уже пять столетий возводит сияющую белизной конструкцию, которая превращает бесформенный хаос земли в идеальную форму рукотворного неба, божественный разум человека творит…