Se encuentra en Florencia (Italia) se comenzó a construir en 1296 por Arnolfo di Cambio y continuada a partir de 1331 por Giotto. La cúpula, de 45,6 metros de ancho, era originalmente una cúpula de madera construida por Arnolfo di Cambio. Existía ya un modelo de ladrillo para la cúpula desde 1367. Brunelleschi se inspiró en la cúpula del doble-emparedado del Panteón de Roma.
Esta enorme construcción pesa 37.000 toneladas métricas y contiene más de 4 millones de ladrillos. Brunelleschi tuvo que inventar máquinas elevadoras especiales y grúas para izar las piedras grandes.
El trabajo de la cúpula comenzó en 1420 y fue completado en 1436. La catedral fue consagrada por el Papa Eugenio IV Fue la primera cúpula octogonal en la historia que se construyó sin el soporte de un marco de madera y fue la mayor cúpula construida entonces.Fue uno de los proyectos más espectaculares del Renacimiento. La cúpula fua coronada con una gran linterna, que se inició en 1446 y se finalizó en 1461. Esta formada por un doble cascaron con un espacio en medio permitiendo alijerar el peso, en el exterior podemos observar nervios de marmol que le dan un perfil apuntado hasta llegar a la cúspide. Para alijerar el peso, se crearon diversas semicúpulas para desplazar el peso. La cúpula se alza sobre un tambor octogonal de piedra revestido de placas de mármol, con una gran ventana circular cada uno de sus lados. Se cubrió con tejas rojas.En el interior, una serie de costillas horizontales concéntricas y nervios ocultos alijeran el peso de la cúpula.