A la sortie de l'Eglise à gauche, il y a l'entrée aux cloîtres de cette basilique dominicaine. Le remarquable « cloître vert », construit en 1350, est ainsi appelé à cause des fresques exécutées en vert qui le décoraient. Ces fresques sont à présent conservées dans le réfectoire et on peut remarquer en particulier celles peintes par Paolo Uccello, autour de 1440.

La scène représentant le Déluge et l'arche de Noé est particulièrement importante pour ce qui est de la perspective.
Comme couronnement des cloîtres de S. Maria Novella, il y a la grande chapelle du XIV° siècle, appelée, depuis le XVI° siècle, « grande chapelle des espagnols » , car elle était réservée au culte des gentilshommes de cette nation, venus à Florence à la suite de la duchesse Eléonore de Tolède.
L'ensemble gothique est entièrement mis en fresques par le peintre de l'école de Giotto, Andrea da Firenze, qui en 1355 y peint les histoires de Jésus-Christ et de Saint Pierre martyr, et aussi les triomphes de Saint Thomas d'Aquin et des dominicains. Dans cette dernière scène on voit une grande église, qui est le modèle d'origine pour la cathédrale florentine de S.Maria del Fiore.