主教座堂有著十九世紀哥德復興風格的立面,出自建築師埃米利奧·德·法布里斯(英語:Emilio De Fabris)之手。其外部使用色調深淺不同的白、綠和粉紅多色的大理石塊所鋪砌而成,色彩斑斕而和諧。整個主教座堂建築群位於主教座堂廣場,由主教座堂、聖若望洗禮堂和喬托鐘樓構成,並被列入聯合國教科文組織的世界遺產佛羅倫斯歷史中心(1982年)的一部分,因此吸引了世界各地遊客紛至沓來,是托斯卡尼地區的旅遊勝地。聖母百花聖殿是義大利最大的聖堂之一,而其圓頂是有史以來最大的磚造穹頂。1982年,聖母百花主教座堂作為佛羅倫斯歷史中心一部分被列入世界遺產。
在整個建築過程,布魯內萊斯並沒有公開圓頂的設計圖。為了向工匠說明他的結構設計,在雕塑家多納泰羅(Donato di Niccolò di Betto Bardi)和納尼.迪.邦克的幫助下,他用木材和磚材造了一個圓頂模型作為指導。不過這個模型是故意不完整的,目的是確保布魯內萊斯基對整個工程的掌控權。直至今天,這個模型仍展出在主教座堂的博物館(義大利語:Museo dell'Opera del Duomo)中。
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