En entrant dans le dôme, on est en admiration devant la grandeur de la répartition interne et l'ampleur de la coupole, où Giorgio Vasari et Federico Zuccari peignirent, en 1572-1579, le Jugement Dernier.

Au début de la nef principale il y a l'entrée à la crypte et aux fouilles de Santa Reparata, l'ancien dôme, qui ne fut démoli qu'en 1375. C'est un lieu très suggestif pour les souvenirs paléochrétiens et du haut Moyen Age et pour les émouvantes sépultures d'hommes illustres, comme Jean de Médicis – gonfalonier de Florence – et le grand Filippo Brunelleschi.