Kiệt tác của Brunelleschi, mái vòm bằng đất nung hoành tráng của nhà thờ, với tám đường gân bằng đá trắng uốn cong đến chiếc đèn lồng bằng đá cẩm thạch trên đỉnh, là biểu tượng của thành phố, không chỉ có thể được nhìn thấy trên khắp Florence mà còn có thể nhìn thấy từ xa trên những ngọn đồi Tuscan.
Giáo hoàng Julius II đã ủy thác việc xây dựng nhà thờ.