Nó được bắt đầu vào năm 1296 theo phong cách kiến trúc Gô-tích cho một thiết kế của Arnolfo di Cambio và được hoàn thành về mặt cấu trúc vào năm 1436, với mái vòm được thiết kế bởi Filippo Brunelleschi.
Mặt ngoài của vương cung thánh đường phải đối mặt với các tấm đá cẩm thạch nhiều màu với nhiều sắc thái khác nhau của màu xanh lá cây và màu hồng, giáp với màu trắng, và có mặt tiền theo phong cách Phục hưng gothic thế kỷ 19 của Emilio De Fabris.
Khu phức hợp nhà thờ, ở quảng trường Piazza del Duomo, bao gồm Nhà thờ Hồi giáo và Giotto. Ba tòa nhà này là một phần của Di sản Thế giới được UNESCO công nhận bao gồm trung tâm lịch sử của Florence và là một điểm thu hút khách du lịch lớn của đảo Tuscany. Vương cung thánh đường là một trong những nhà thờ lớn nhất của Ý và cho đến khi phát triển các vật liệu cấu trúc mới trong thời kỳ hiện đại, mái vòm là lớn nhất trên thế giới. Nó vẫn là mái vòm gạch lớn nhất từng được xây dựng.
Nhà thờ là nhà thờ mẹ của Tổng giáo phận Công giáo La Mã Florence, có tổng giám mục là Giuseppe Betori.
