A basílica é uma das igrejas mais ilustres de Florença, uma das mais representativas do gótico da cidade e famosa por ser o "panteão dos italianos ilustres". Foi construída a partir de 1295, segundo um projeto de Arnolfo di Cambio, uma verdadeira celebridade da época, e concluída por volta de 1385, embora a consagração remonte a 1443. Só em 1863 o arquiteto judeu Niccolò Matas cobriu a fachada com mármore policromado, enriquecendo-a com pináculos e coroando-a com a estrela de David.
O interior com três grandes naves é dividido em arcos ogivais, assim que os olhos se acostumam com a luz fraca, começamos a ver os lados da igreja. Ao longo das paredes, alternam-se túmulos, monumentos funerários e placas em memória de personagens ilustres. Perto da contrafachada encontra-se o túmulo de Galileu, enquanto em frente está o túmulo de Miguel Ângelo. Antes de se cruzar o cenotáfio de Dante, encontra-se o túmulo de Gian Battista Niccolini, que serviu de modelo para a Estátua da Liberdade de Nova Iorque. O monumento fúnebre de Vittorio Alfieri, esculpido por Antonio Canova, antecipa os túmulos de Gioacchino Rossini e Ugo Foscolo. Depois do de Maquiavel, vê-se na parede um alto-relevo da"Anunciação" de Donatello (1435). À direita da Capela Maior, iluminada por três janelas estreitas, as duas capelas do braço direito do transepto são decoradas de cima a baixo por Giotto. Ao contrário das outras pinturas murais da igreja, estas não são frescos, porque o artista teve de trabalhar rapidamente, tendo encomendas de toda a Itália. Por isso, usou têmperas, que, no entanto, se estragam muito mais facilmente. A capela Bardi ao lado do altar retrata o ciclo com a "Vida de São Francisco". Na vizinha Capela Peruzzi, com as histórias de "São João Batista e Evangelista", Giotto exibe uma técnica pictórica que é pura vanguarda, inserindo elementos arquitetónicos que são funcionais para a história, mas são vestígios do que um século depois seria a perspetiva. No transepto esquerdo, acima do altar, encontra-se o famoso Crucifixo de madeira de Donatello, criticado por Brunelleschi pelo seu realismo excessivo.
No final do primeiro dos claustros (chamado "Arnolfo") adjacente à Basílica, depois de visitar o Museu da Ópera, entra-se na Capela dos Pazzi. Projetada por Brunelleschi em 1429, mas iniciada quase vinte anos depois, impressiona pela harmonia e rigidez do ambiente pela alternância de cal e pedra: é uma joia da arte renascentista. A fachada é precedida por um pórtico com 6 colunas coríntias, enquanto no interior o branco do gesso dialoga com a vivacidade cromática dos 12 círculos (entre as obras-primas de Luca della Robbia) e dos medalhões das plumas da cúpula, talvez de Brunelleschi.