Внутри собор настолько огромный, что лишает дара речи. Эффект огромного пространства усилен шириной арок, поддерживаемых всего шестью огромными восьмиугольными пилястрами.
На середине высоты по периметру собора тянется балкон. Затем взгляд останавливается на витражах XV века и наконец, на торжественном рисунке мраморного пола шестнадцатого века.
С момента завершения купола Брунеллески собор воспринимался жителями Флоренции не только как церковь, но и как предмет гордости и символ самого города. Стены собора украшены немногими алтарями. Зато огромное внимание уделено личностям, которые принесли известность и прославили Флоренцию: музыкантам, художникам, кондотьерам, мыслителям. На правой стене увидеть бюсты Брунеллески, Джотто и философа Марсилио Фисино. Противоположная сторона украшена двумя наиболее важными произведениями искусства в соборе. Это датируемые пятнадцатым веком фрески, имитирующие два мемориальных памятника. Речь идет о символических могилах двух великих командиров флорентийской армии, принесших городу множество побед. Оба изображены верхом. Слева находится конный памятник Никколо да Толентино, принадлежащий авторству Андреа дель Кастаньо. Справа — памятник англичанину Джону Хоквуду, которого во Флоренции называли Джованни Акуто. Автором фрески является Паоло Уччелло.
На той же стороне находится алтарная пала, посвященная Данте Алигьери, который прославил Флоренцию благодаря своей Божественной комедии. Сам город изображен слева: за стенами легко узнать купол Дуомо, башню Палаццо Веккьо и т.д. На противоположной стороне изображены террасы горы Чистилища и дверь, ведущая в Ад. Сверху парят ввысь небеса Рая.
Эта фреска принадлежит ученику Беато Анджелико. Она посвящена двухсотлетию со дня рождения великого поэта.
Среди других произведений искусства примечательным являются большие, вправленные в фасад часы пятнадцатого века. Циферблат разделен не на двенадцать, а на двадцать четыре отсека. Углы украшают круглые пьедесталы со статуями бородатых пророков с подчеркнутыми выражениями лиц. Все они принадлежат кисти Паоло Уччелло.
ЛЮБОПЫТНЫЙ ФАКТ: с левой стороны Собора можно увидеть голову быка. Согласно народной молве, жена плотника, участвовавшего в строительных работа, крутила роман с пекарем. Бык был водружен, чтобы поиздеваются над рогоносцем, но в таком положении, чтобы тот не мог его увидеть.
