Cupola di Santa Maria del FioreProgettata e costruita da Filippo Brunelleschi dal 1417 sino alla sua morte nel 1446, geniale fu la capacità di approntare gli strumenti atti a portare a compimento il lavoro. In seguito al concorso bandito dall' Opera del Duomo il 19 agosto 1418, la realizzazione della cupola fu affidata a Brunelleschi e Lorenzo Ghiberti. I lavori cominciarono nel 1420 e con essi i dissidi fra i due artisti, tanto che nel 1426 il Brunelleschi si assunse tutta la responsabilità dei lavori.La grande innovazione del Brunelleschi fu l'impiego di una struttura muraria di mattoni a spina di pesce che non richiedesse l'uso di cèntine, dato che non se ne potevano fare di così grandi, e permettesse alla cupola di autosostenersi non solo a costruzione ultimata, ma in ogni fase intermedia.
Prendendo probabilmente spunto dalla cupola romanica del Battistero di Firenze, Brunelleschi adottò una doppia calotta in cui la volta interna di spessore maggiore è irrobustita da otto poderosi costoloni angolari, spessi ben quattro metri, e da sedici costoloni minori: in tutto ventiquattro costoloni ai quali si salda la volta esterna di spessore più ridotto “per conservalla dal umido, e perché torni più magnifico e gonfiante”.La struttura della cupola è davvero imponente. L'imposta, che si eleva 35,50 metri sopra il tamburo, è a circa 54 metri da terra. La distanza tra due spigoli opposti dell'ottagono di base è di circa 35 metri. L'altezza della lanterna che la sovrasta, palla in rame compresa, è di poco superiore ai 22 metri. La vela interna della Cupola evidenzia una curvatura a sesto di quinto acuto (cioè una curva, il cui raggio è i 4/5 del diametro di base), mentre la cupola esterna presenta un'inclinazione a sesto di quarto acuto. Il peso della cupola è stimabile in 37.000 tonnellate. Si calcola che per la costruzione siano stati impiegati oltre quattro milioni di mattoni. È la cupola più grande mai costruita senza l'impiego di centine per sostenere la muratura.
Dopo la morte di Brunelleschi nella cupola non si ideò nient'altro, salvo il rivestimento policromo del tamburo, forse su disegno suo, e la loggetta al sommo del tamburo che Baccio d'Agnolo progettò fra il 1506 e il 515 con Giuliano da Sangallo, sospendendone poi la costruzione, pare, per un parere negativo di Michelangelo Brunelleschi non lasciò né disegni né descrizioni verbali delle diverse macchine che ideò e utilizzò. Tuttavia, il carattere eccezionalmente innovativo delle sue macchine attirò l'attenzione dei più famosi ingegneri del Quattrocento (Taccola, Francesco di Giorgio, Bonaccorso Ghiberti, Giuliano da Sangallo) che ce ne hanno tramandata eloquente testimonianza. Soltanto nel 1471, con il posizionamento della lanterna che vide l'impiego di macchine concepite da Brunelleschi, la cupola potè dirsi completata. Nella primavera del 1601 la lanterna fu colpita da un fulmine che ne danneggiò la struttura. Fu tuttavia prontamente restaurata.