主教座堂有着十九世纪哥德复兴风格的立面,出自建筑师埃米利奥·德·法布里斯(英语:Emilio De Fabris)之手。其外部使用色调深浅不同的白、绿和粉红多色的大理石块所铺砌而成,色彩斑斓而和谐。整个主教座堂建筑群位于主教座堂广场,由主教座堂、圣若望洗礼堂和乔托钟楼构成,并被列入联合国教科文组织的世界遗产佛罗伦斯历史中心(1982年)的一部分,因此吸引了世界各地游客纷至沓来,是托斯卡尼地区的旅游胜地。圣母百花圣殿是意大利最大的圣堂之一,而其圆顶是有史以来最大的砖造穹顶。1982年,圣母百花主教座堂作为佛罗伦斯历史中心一部分被列入世界遗产。
在整个建筑过程,布鲁内莱斯并没有公开圆顶的设计图。为了向工匠说明他的结构设计,在雕塑家多纳泰罗(Donato di Niccolò di Betto Bardi)和纳尼.迪.邦克的帮助下,他用木材和砖材造了一个圆顶模型作为指导。不过这个模型是故意不完整的,目的是确保布鲁内莱斯基对整个工程的掌控权。直至今天,这个模型仍展出在主教座堂的博物馆(意大利语:Museo dell'Opera del Duomo)中。
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