Sastoji se od dvije kapa od ogival stanju povezana međusobno, osmerougaoni kupolu je okrenuo od 1418 da 1434 prema dizajn Filippo Brunelleschi, predstavlja takmičenje u 1418 i prihvaćene nakon mnogo razlike u 1420.
Remek-delo koje može da izdrži munju, zemljotrese, prolaz vekova, koje danas začara svakog ko je posmatra iz daljine, kupola ima prečnik od 45,5 metara.
1418. Opera Santa Marije del Fiore zabranila je natjecanje koje je osvojio Bruneleschi, ali samo dvije godine kasnije, radovi će početi i trajati do 1434.
25. Ožujka 1436. Katedrala Florentina posvećivala je Papa Eugene IV.
Brunelleschi je vrijedno divljenja inovacija je da se okrenem Kupolu bez oklopa, zahvaljujući koristi dvostruko trezoru jaz, čiji unutrašnji (preko dva metra debele) napravljen od herringbone drvo, imao strukturalne funkcije biti samo-podršku i vanjski jedan jedini koji pokriva. Na Kupolu stoji lampu s Kornet pokriti, dizajnirao Brunelleschi, koje je napravljeno nakon smrti umjetnik (1446) i zlatni bakra loptu sa krsta, sadrže sveta relikvija, rad Andrea del Verrocchio, koji je bio stavljen u 1466
Fresco ukras Brunelleschijeve kupole načinili su između 1572.i 1579. Giorgio Vasari i Federico Zuccari, te predstavljaju istu ikonografsku temu Baptisterije: zadnju presudu. Freske kupole bile su predmet globalne restauracije između 1978.i 1994.
