La cupola ottagonale a doppia calotta di Santa Maria del Fiore (ampiezza max 41,98 m, altezza alla base della lanterna 91 m) e la massima impresa ingegneristica del Quattrocento. Commissionata dall'Opera di Santa Maria del Fiore, costruita da Brunelleschi con la collaborazione iniziale di Ghiberti tra il 1418 e il 1436. La doppia cupola a sesto acuto, con costoloni e catene interne in pietra forte, permette di distribuire il peso uniformemente e innalzare la volta senza impalcature poggianti a terra.
L'impresa e rivoluzionaria dal punto di vista strutturale e estetico. Brunelleschi mette a punto un elaborato sistema di costoloni e catene interne che distribuisce il peso uniformemente. Le vele esterna e interna sono costruite a spina di pesce per consentire la presa del cemento su superficie curva senza armature. La forma ovoidale esterna, suddivisa in otto vele forate da oculi, e impostata su un tamburo ottagonale con ampie finestre circolari. La lanterna, progettata da Brunelleschi e terminata da Michelozzo dopo la sua morte, poggia su un cerchio in pietra che incatena i contrafforti. Sulla sommita la sfera cava in bronzo dorato e opera della bottega di Verrocchio.