Najpóźniej została ukończona fasada. W 1578 r. rozebrano nigdy nieukończoną elewację zaprojektowaną przez Arnofla di Cambio i ogłoszono konkurs na projekt nowej fasady. Nie został on rozstrzygnięty. Przez blisko 300 lat organizowano kolejne konkursy i odrzucano napływające rozwiązania. Dopiero w 1871 r. projekt Emilia de Fabris zyskał akceptację. Prace trwały do 1887 i tym samym ukończono – budowaną z przerwami przez blisko 600 lat – katedrę Santa Maria del Fiore. Wnętrze kościoła ma długość 153 m, szerokość w korpusie (szerokość naw) – 38 m, a wysokości prezbiterium wraz z przyległymi apsydami – 90 m.
Architektura Fasada bazyliki została zaprojektowana i wykonana w stylu neogotyckim. Do jej wykonania użyto takich samych marmurów, które stosowano podczas budowy wcześniejszej struktury kościoła. Z Carrary sprowadzono biały marmur, z Prato zielony, a różowy z Maremmy. Kolorowy kamień, ułożony przede wszystkim w geometryczne wzory zdobi wszystkie elewacje katedry. W najstarszej części, od strony południowej, znajduje się portal zwany Porta della Mandorla. Nad wejściem, w owalnym obramowaniu, znajduje się płaskorzeźba przedstawiająca Wniebowzięcie Marii, dzieło Nanniego di Banco datowane na ok.