Новый собор в 1412 году официально посвятили Богородице, и он стал называться «Santa Maria del Fiore» Санта-Мария дель Фьоре — собор Святой Девы Марии с цветком лилии в руках .

Гигантская величина и сказочная нарядность нового собора должны были стать символом могущества и богатства Флоренции. Собор стал гордостью жителей Флоренции, а строительство велось под девизом: «Воздвигнуть церковь такой по величине и великолепию, чтобы нельзя было потребовать человеческих сил и рвения ни большей по размерам, ни более прекрасной постройки».

В интерьере собора выделяются необычные часы, созданные в 1443 г. и идущие по сей день. Стрелка этих часов движется против обычного направления (аналогично часам на ратуше в еврейском квартале Праги). Четыре, то ли пророка, то ли евангелиста нарисованы Paolo Uccello. Часы показывают итальянское время (hora italica), по которому 24 часа соответствуют закату солнца.

Своды купола украшены циклом фресок Джорджо Вазари на тему "Страшного суда". В 1572 г. Козимо I Медичи заказал Вазари роспись купола. Теологическую программу фрески составил Vincenzo Borghini. Фигуры сгруппированы в пять рядов, по восемь секторов в каждом. Вверху вокруг фонаря изображены 24 старца (8 хорошо видны, остальные выглядывают из-за спины передних) и 4 животных из Апокалипсиса, окруживших Престол; ниже ангелы с орудиями Страстей Господних; святые и искупленные; олицетворение даров Святого Духа; ад. В восточной части изображен Христос с Богородицей и Крестителем, под ними - теологические добродетели (Вера, Надежда и Милосердие), аллегорические фигуры Времени и Триумфа церкви.

Своды купола украшены циклом фресок Джорджо Вазари на тему "Страшного суда". В 1572 г. Козимо I Медичи заказал Вазари роспись купола. Теологическую программу фрески составил Vincenzo Borghini. Фигуры сгруппированы в пять рядов, по восемь секторов в каждом. Вверху вокруг фонаря изображены 24 старца (8 хорошо видны, остальные выглядывают из-за спины передних) и 4 животных из Апокалипсиса, окруживших Престол; ниже ангелы с орудиями Страстей Господних; святые и искупленные; олицетворение даров Святого Духа; ад. В восточной части изображен Христос с Богородицей и Крестителем, под ними - теологические добродетели (Вера, Надежда и Милосердие), аллегорические фигуры Времени и Триумфа церкви.

Вазари умер в 1574, выполнив вместе с художником Lorenzo Sabatini только треть работы. Новый правитель Франческо I пригласил Федерико Цуккаро Federico Zuccaro, закончивший фрески в 1579 вместе с помощниками Stefano Pieri, Bartolomeo Carducci и Passignano. Среди искупленнных Цуккаро изобразил современников: Медичи, императора, короля Франции, Вазари, Borghini, Джамболонья, других художников, даже себя и своих друзей и родных. Цуккаро частично переписал созданное Вазари. Площадь гигантских фресок 3600 м 2 . В 1978-1994 гг. была проведена их реставрация. Флорентийцы невзлюбили эту роспись, считая ее халтурой. В 19 веке даже предлагалось закрасить фреску белой краской, чтобы подчеркнуть архитектурную форму купола. Современные итальянцы тоже задают вопрос, почему надо было тратить 11 млрд лир на реставрацию этого безобразия.

Хотя в этот период господствующим архитектурным стилем была готика, Арнольфо задумал базилику, отличающуюся классической роскошью, с тремя широкими нефами, сходящимися в главном алтаре, где должна была находиться кафедра в форме трилистника, на которую должен был опираться купол. По его проекту диаметр купола должен был равняться 45,5 метров, как и у баптистерия.