Santa Maria Novella é considerada um dos edifícios simbólicos do racionalismo italiano. Inaugurada em 1935, a estação foi, na verdade, recebida com opiniões contraditórias e acesa polémica. Na verdade, foi uma verdadeira viragem conceitual a proposta pelo "Grupo Toscano" dos seis arquitetos, liderados por Giovanni Michelucci, que elaboraram o projeto. Ao contrário de muitos outros edifícios construídos na mesma época, os arquitetos não optaram por adotar um estilo monumental, mas um bloco único e compacto que acentuava as linhas horizontais, "para deixar a abside da igreja de Santa Maria Novella prevalecer incontestavelmente na sua expressão monumental", como os próprios designers especificaram. Para os materiais, foi escolhida a mesma pedra forte com os tons quentes da basílica vizinha, para misturar ainda mais o edifício com os palácios renascentistas que o rodeavam. O exterior é compacto e monocromático, o interior é rico e decorado: inscrições em bronze em relevo, mobiliário de design, fotografias a preto e branco com vistas da cidade, pinturas a têmpera. As cores dos mármores utilizados para os interiores e os pavimentos também são diferentes: verde Alpes e amarelo de Siena na bilheteira, branco Apuano e vermelho Amiata na galeria superior. A série de minerais toscanos é encerrada pelo travertino de Rapolano dos portais de entrada. O fresco de Giampalo Talani, inaugurado em 2012 na saída oeste da estação, chama-se "Partidas": uma composição onde 19 homens, com malas e bagagens aos pés, são apanhados por uma rajada de vento. Também pertencente ao edifício ferroviário é o edifício quadrado que hoje alberga a sede da Ordem dos Arquitetos da província. Trata-se do Palácio Real de Santa Maria Novella, contemporâneo do edifício principal, que foi usado como residência temporária pelo rei e pela sua corte.