Il cardinale Pietro Valeriano Duraguerra, legato di papa Bonifacio VIII, pose solennemente la prima pietra della nuova basilica nella festa della Natività della Madonna del 1296 (8 settembre). La costruzione dell'edifico fu un vasto progetto che durò almeno 170 anni (molti di più se si considera fino alla realizzazione della facciata dell'Ottocento), vi parteciparono numerosi artisti importanti e fu al centro degli sforzi collettivi di molte generazioni.

La costruzione di Santa Maria del Fiore, uno dei momenti di maggiore importanza nello sviluppo dell'ingegneria moderna, è quindi frutto di un cantiere durato secoli e che ha risentito delle alterne vicende della storia politica ed economica di Firenze, dei cambiamenti di gusto e delle diverse personalità dei capomaestri che si sono alternati alla guida del cantiere.

Trattandosi di uno dei massimi capolavori dell'architettura italiana, base per successivi capolavori architettonici e, quindi, passibile di formulazione di teorie generali valide per l'intera storia dell'arte italiana, lo studio di questo cantiere si è rivelato particolarmente complicato. Gli studiosi che vi si sono dedicati non hanno, se non raramente, rivolto la loro attenzione ai dati scientifici e d'archivio che la ricerca forniva e che continua a fornire. Avviene così che, ancora oggi, si basino descrizioni e teorie su dati obsoleti e spesso inesatti. Le piante e le sezioni di G. B. Nelli, che non riflettono affatto la reale forma della cattedrale ma ne costituiscono una versione regolarizzata, che non registra i cambi di direzione nell'asse della Cattedrale rispetto all'asse di Santa Reparata, le larghezze variabili dei valichi del corpo basilicale o le notevoli differenze di larghezza tra i vari spicchi della Cupola, sono ancora oggi regolarmente usate. Così come le ipotesi di Camillo Boito sulla pianta prevista da Arnolfo sono ancora oggi usate come se riflettessero un dato di fatto, mentre già gli scavi del Toker mostrarono la scarsa rispondenza dell'ipotesi alla realtà. Nonostante in anni recenti una mole di dati sia stata resa disponibile, non sono poche le pubblicazioni recenti che preferiscono ricorrere ancora alle vecchie ma ormai consolidate teorie, che riflettono, più che il vero stato di cose, l'impostazione ottocentesca dei primi studiosi che le formularono.