Базиликата Санта Мария дел Фиоре е катедралата и най-голяма църква във Флоренция, Италия. Отличава се със своя купол, проектиран от Филипо Брунелески. Екстериорът, гледащ към многоцветните мраморни панели в зелено и розово, е очертан в бяло.
Базиликата е построена върху основите на по-стара катедрала - Санта Репарата , и е била вдъхновена от новите катедрали в Пиза и Сиена. До края на 13 век деветвековната катедрала "Санта Репарата" се е рушала с годините по данни от тогавашни документи. Дори е станала прекалено малка за бързо разрастващото се в този период население. Проспериращата Флоренция също така искала да зашемети с нова, по-голяма катедрала съперниците си от Тоскана, Пиза и Сиена. Санта Мария дел Фиоре е била най-голямата в Европа за времето си с място за 30 000 вярващи. Дори в днешни дни тя се намира на пето място по големина.
Катедралата е строена около шест века под ръководството на най-малко шест архитекти. Първият камък в основите на зданието е заложен от кардинал Пиетро Валериано Дурагуера на 9 септември 1296 г. Първият архитект Арнолфо ди Камбио разработва проект и започва строителството през 1310 г. Той проектира три широки кораба, завършващи под купол с осмоъгълна форма, като средният кораб е разположен на мястото на старата катедрала "Санта Репарата". След неговата смърт строителството спира за тридесет години.

През 1330 г. в "Санта Репарата" са намерени мощите на Св. Зиновий Флорентийски, което дава нов стимул на строителството. През 1331 г. Гилдията на търговците на вълна взема под свое попечителство строежа и назначава за главен архитект Джото, който строи главно камбанарията. Строежът стига до първия ярус. След смъртта на Джото (1337) чумна епидемия покосява Флоренция и работата продължава едва през 1349 г. под ръководсвото на редица архитекти - Франческо Таленти, Джовани ди Лапо Гини, Алберто Арналди, Джовани д'Амброджо, Нери ди Фьораванте и Андреа Орканя. Около 1375 г. камбанарията на Джото е завършена, църквата "Санта Репарата" е съборена, корабът е завършен, а към 1418 г. остава да се завърши само куполът.

Тази задача се оказва особено трудна, тъй като размерите на купола са огромни (разстоянието в основата на купола е около 40 м) и липсва технология, която да осъществи грандоманските амбиции на флорентинския проект. След прекъсване от 40 години Филипо Брунелески се заема с купола и го построява за 15 години. Той построява купола без поддържащо скеле и заимства от Пантеона в Рим идеята да изгради два купола - един в друг, като единият поддържа другия, а тухлите на вътрешния купол се подреждат зигзагообразно при зидането, за да се застъпват и крепят. Резултатът е един от архитектурните шедьоври на Ранния ренесанс и върхово постижение на инженерната мисъл. За купола са използвани 4 милиона тухли, тежащи около 1500 тона. Брунелески конструира кран, който да ги вдига, а по-късно измисля и още по-ефикасен подемник.

Катедралата е осветена през 1436 г., но фасадата остава недовършена. Днешната фасада на катедралата е строена през XIX в. и е завършена през 1887 г.
Санта Мария дел Фиоре има форма на латински кръст, три кораба, два странични трансепта и полукръгла апсида.