Projetée par Brunelleschi en 1420-1429 c'est une harmonieuse construction de style Renaissance, basée sur les formes géométriques régulières du carré et du cercle.

La grande coupole est divisée en douze tranches qui symbolisent les apôtres, tandis que la petite tribune, surmontée d'une petite coupole qui exprime la voûte céleste avec les signes zodiacaux, se distingue par trois niches qui font allusion à l'Unité et à la Trinité de Dieu.
La décoration polychrome, avec des épisodes de la vie de Saint Jean évangéliste , est œuvre de Donatello, qui coula en bronze les deux portes portant le nom des figures qui y sont représentées: des Martyrs à droite et des Apôtres à gauche.