Η κατασκευή του τελείωσε το 1367 και ήταν πλήρως καλυμμένο με χρωματιστά μάρμαρα όπως παλαιότερα και το Βαπτιστήριο, αλλά η πρόσοψή του πήρε την σημερινή μορφή της κατά το 19ο αιώνα.
Η μεγάλη Pieta του Michalangelo, τα ξύλινα χαρακτικά του Ιερού σε σχέδια του Brunellesvhi και άλλων, αλλά και τα καταπληκτικά βιτρό αποτελούν σημεία θαυμασμού στον καθεδρικό. Πολλά από τα γλυπτά του Duomo φυλάσσονται σήμερα στο Μουσείο Opera del Duomo.
Το 1420 ξεκίνησε η κατασκευή του τρούλου από τον Filippo Brunelleschi. H εσωτερική διάμετρος είναι 41,5 μέτρα και είναι ένας από τους μεγαλύτερους στον κόσμο.
Αντί να ακολουθήσει τις μέχρι τότε γνωστές τεχνικές, ο Brunelleschi, συνδύασε τις γνώσεις του και "τον τρόπο κατασκευής" των Ρωμαίων, ώστε να κατασκευάσει μία ασφαλή τοιχοποιία των 27,000 τόνων.
Το εσωτερικό του τρούλου σχεδιάστηκε από τον Giorgio Vasari και τον Federico Zuccari και έχει μια τεράστια αγιογραφία που αναπαριστά τη Δευτέρα Παρουσία. Ο τρούλος αυτός αποτελεί το σήμα κατατεθέν του ουρανού της Φλωρεντίας.
