La Cupola della Cattedrale sovrasta le vie e le piazze della città di Firenze, essa è il capolavoro di Filippo Brunelleschi, che la progettò e la portò a temine tra il 1420 e il 1434. Il suo sistema di fabbricare due volte costruite senza armature, derivava dagli studi fatti sul sistema costruttivo della copertura del Battistero. La Cupola ha un diametro di m. 45,50 ed esattamente doppia è la sua altezza. Il profilo della calotta esterna è modellato su quello dell'interna, e lo incrementa di una misura costante, questo particolare fa aumentare l'importanza della Cupola rispetto alla chiesa.
La Cupola è costruita in pietra nella zona inferiore, fin dove l'incurvamento della muratura non è ancora sensibile, poi è costruita in mattoni, ed i ricorsi che formano le facce del padiglione ottogonale appartengono ad un cono circolare che ha il vertice sull'asse verticale della Cupola. La grande struttura venne realizzata grazie a costoloni incatenati tra loro, e a mattoni posti a spina di pesce. Nel 1432 si discute la forma dell'anello di chiusura, e nel 1436 Brunelleschi realizza il modello della lanterna, posta sulla sommità della Cupola, che raccoglie la raggera dei costoloni e conclue il disegno della Cupola.
L'interno della Cupola è coperto da affreschi che rappresentano il Giudizio Finale, del Vasari e dello Zuccari.
Le vetrate del tamburo furono eseguite su cartoni del Ghiberti, di Paolo Uccello, di Donatello e di Andrea del Castagno.
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