A nyolcszögletű kupolát 1418-tól 1434-ig, Filippo Brunelleschi tervei alapján alakították át, amelyet 1418-ban vetélkedésre mutattak be, és 1420-ban számos kontraszt után elfogadták.
Egy remekmű, amely képes ellenállni a villámlásnak, a földrengéseknek, az évszázadok áthaladásának, amely ma mindenkit elvarázsol, aki távolról figyeli, a kupola átmérője 45,5 méter.
1418-ban a Santa Maria del Fiore-i Opera betiltotta a versenyt, amelyet Brunelleschi nyert, de csak két évvel később kezdődik a művek, amelyek 1434-ig tartanak.
1436.március 25-én a firenzei székesegyházat IV.
Brunelleschi csodálatra méltó újítása az volt, hogy a kupolát páncél nélkül forgatta, köszönhetően egy résszel rendelkező kettős boltozatnak, amelynek belső (több mint két méter vastag) halszálkás fából készült, szerkezeti funkciója önhordó volt, a külső pedig csak Fed. A kupola áll a Lámpás kúpos fedél által tervezett Brunelleschi, amely készült halála után a művész (1446), valamint az arany réz golyó a kereszt, amely szent emlékek, munkája Andrea del Verrocchio, amely oda került 1466-ban
Brunelleschi kupolájának freskói díszítését 1572 és 1579 között Giorgio Vasari és Federico Zuccari készítette, és a Keresztelőkápolna ikonográfiai témáját, az utolsó ítéletet mutatja be. A kupola freskói 1978 és 1994 között globális restauráció tárgyát képezték.