1418. aastal kuulutas Opera del Duomo välja kupli ehitamise avaliku konkursi, mille võitjale oli ilus auhind 200 kuldset floriini—ja igavese kuulsuse lask. Tolleaegsed juhtivad arhitektid kogunesid Firenzesse oma ideid esitama.
Pärast palju ebakindlust Ooper del Duomo nõustus tegema Filippo Brunelleschi kupliprojekti superintendendiks ja nimetas Lorenzo Ghiberti, Brunelleschi kullassepp, kaasülemana. Need kaks meest olid olnud rivaalid alates 1401.aastast, kui nad olid võistelnud veel ühe maineka komisjoni, Firenze Ristimiskoja uute pronksuste pärast. Ghiberti oli võitnud. Nüüd oli Brunelleschi, kelle kupli kujundus oli otse vastu võetud, sunnitud töötama kõrvuti oma vapustavalt eduka rivaaliga.
Kupli ehitamine algas 7. augustil 1420. Tavaline viis kaare või kupli ehitamiseks oli selle toetamine tellingutega, mida nimetatakse " tsentreerimiseks."Katedraali avatud ruum oli aga 42 meetrit lai ja Firenze soovis kõrget, hüppeliselt kasvavat kuplit. Kogu Toscana puit ei oleks tsentreerimise tegemiseks piisanud. Brunelleschi ehitas kupli ilma tellinguteta nii, et see toetas ennast töö edenedes.
Brunelleschi lahendused kupli jaoks olid leidlikud, uuenduslikud ja kallid.
Esimene lahendatav probleem oli puhtalt tehniline: ükski tol ajal teadaolev tõstemehhanism ei olnud võimeline tõstma ja manööverdama tohutult raskeid materjale, millega ta pidi töötama, sealhulgas liivakivist talasid, nii kaugel maapinnast. Siin ületas Brunelleschi ennast.
Ta leiutas kolmekäigulise tõstuki, millel oli keeruline hammasrataste, rihmarataste, kruvide ja veovõllide süsteem, mida toidab üks härgade Ike, keerates puidust tiislit ja castello, 65 jala pikkune kraana, millel on rida vastukaalusid ja käsikruvisid, et koormaid külgsuunas liigutada, kui need on õigele kõrgusele tõstetud.
Kupli kaheksanurkne kuju on kindlasti inspireeritud ristimisest. Kupli kogu struktuur on kujundatud nii vormis kui ka sisus kergeks ja õhukeseks. Tegelikult on kupli kaheksanurksest trumlist kaheksa segmenti, purjed, mis on paigutatud kahele kestale, mis on eraldatud tühikuga. Brunelleschi Kudus enne oma aega vähe tuntud kalasabatelliste korrapäraseid kursusi kupli tekstuuri, andes kogu struktuurile täiendava kindluse.
Kogu ehituse aastate jooksul veetis Brunelleschi töökohal üha rohkem aega. Ta jälgis erinevate mõõtmetega telliste tootmist ning tegeles karjääridest valitud kivi ja marmori tarnimisega. Ta juhtis vabamüürlaste ja kiviraidurite, puuseppade, seppade, pliipeksjate, tünnivalmistajate, veekandjate ja teiste käsitööliste armeed. Kupli moodustavate elementide hulgas on peamine kuldse proportsiooni kasutamine, mis oli tol ajal moes. Selle meistriteose üle mõtiskledes märkate, et selle ehitajad on kasutanud tasakaalu ja harmooniat selle iga osa vahel. Iga arhitektuurne element aitab kaasa kupli stabiilsusele, kuna see seisab ilma tugistruktuurideta.
Teine neist olulistest elementidest on latern, mille peal toetub Verrocchio 1472.aastal ehitatud pronkskuul. Palli positsioneerimiseks kasutasid nad Brunelleschi leiutatud masinaid. Noor Leonardo da Vinci arvas õpipoiste seas, kes aitasid selles keerulises operatsioonis kaasa.
Kuppel on ilu ja inseneri meistriteos, oma aja teedrajav konstruktsioon ja jääb paljuski tasakaalustamata. Illusioonide meistrina oli Brunelleschi Firenzes tuntud selle poolest, et ta pani inimesi uskuma asjadesse, mida polnud olemas. Selle kupli ehitamine tekitas aastaid kestnud arutelu selle üle, mis oli "võlutrikk", mis andis tulemuse, mis seisis kõigi ees, St kuidas kaheksanurkne kuppel suutis seista! Isegi tänapäeval, kuigi on läbi viidud ulatuslikke uuringuid ja tehtud palju uusi avastusi, vaieldakse endiselt selle üle, mis oli arhitekt Filippo Brunelleschi leidlik lahendus.
