La basilique est l'une des églises les plus importantes de Florence, parmi les plus représentatives du gothique de la ville et célèbre pour être le « panthéon des Italiens illustres ». Elle a été érigée à partir de 1295 sur un projet d'Arnolfo di Cambio, véritable célébrité de l'époque, et achevée vers 1385, bien que la consécration remonte à 1443. Ce n'est qu'en 1863 que l'architecte juif Niccolò Matas recouvrit la façade de marbre polychrome, l'enrichissant de pinacles et la couronnant de l'étoile de David.
L'intérieur à trois grandes nefs est divisé en arcades ogivales, dès que les yeux se sont habitués à la faible lumière, on commence à voir les côtés de l'église. Le long des murs s'alternent des tombes, des monuments funéraires et des plaques commémoratives de personnages illustres. Près de la contre-façade se trouve la tombe de Galilée, tandis que la tombe de Michel-Ange se trouve en face. Avant de croiser le cénotaphe de Dante, il y a la tombe de Gian Battista Niccolini qui a servi de modèle pour la Statue de la Liberté de New York. Le monument funéraire de Vittorio Alfieri, sculpté par Antonio Canova, anticipe les sépultures de Gioacchino Rossini et Ugo Foscolo. Après celui de Machiavel, on voit sur le mur un haut-relief de l'« Annonciation » de Donatello (1435). À droite de la chapelle principale, éclairée par trois fenêtres à meneaux très étroites, les deux chapelles du bras droit du transept sont décorées de haut en bas par Giotto. Contrairement aux autres peintures murales de l'église, il ne s'agit pas de fresques, car l'artiste devait travailler rapidement, ayant reçu des demandes de toute l'Italie. Il utilisa donc des peintures à la détrempe, qui se détériorent cependant beaucoup plus facilement. La chapelle Bardi à côté de l'autel représente le cycle avec la « Vie de saint François ». Dans la chapelle Peruzzi voisine, avec les histoires de « Saint-Jean-Baptiste et de l'Évangéliste », Giotto fait preuve d'une technique picturale qui est pure avant-garde, en insérant des éléments architecturaux qui sont fonctionnels à l'histoire, mais qui sont des traces de ce qui, un siècle plus tard, serait la perspective. Sur le transept gauche, au-dessus de l'autel, se trouve le célèbre Crucifix en bois de Donatello, critiqué par Brunelleschi pour son réalisme excessif.
Au fond du premier des cloîtres (appelé « Arnolfo ») adjacent à la basilique, après avoir visité le musée de l'Opéra, vous entrez dans la chapelle des Pazzi. Conçue par Brunelleschi en 1429 mais commencée près de vingt ans plus tard, elle frappe par l'harmonie et la rigidité de l'environnement en alternant la chaux et la pierre : c'est un joyau de l'art de la Renaissance. La façade est précédée d'un portique avec 6 colonnes corinthiennes, tandis qu'à l'intérieur, le blanc du plâtre dialogue avec la vivacité chromatique des 12 ronds (parmi les chefs-d'œuvre de Luca della Robbia) et des médaillons des panaches de la coupole, peut-être de Brunelleschi.