Il campanile di Santa Maria del Fiore, uno dei più belli d'Italia, è una geniale (e costosissima) invenzione di Giotto, creata più come monumento decorativo che funzionale. Nel 1334, quando i lavori per la nuova cattedrale languivano ormai da oltre trent'anni, il grande artista viene nominato capomastro della fabbrica con il compito di portarne avanti la costruzione. Ma piuttosto che impegnarsi nella prosecuzione del progetto di Arnolfo per il Duomo, Giotto preferisce idearne uno tutto suo: il campanile. Al nuovo elemento architettonico che va ad arricchire la piazza, il maestro lavora dal 1334 al 1337, anno della sua morte, ma del progetto riesce a vedere realizzata solo la prima zona, quella dove si apre l'ingresso cuspidato. Il suo gusto di pittore lo porta infatti a far procedere il rivestimento esterno in contemporanea con la costruzione, rallentandone l'esecuzione. Marmi bianchi di Carrara, verdi di Prato e rossi di Siena colorano lo spazio e al tempo stesso lo ripartiscono con rigore classico, mentre sui quattro lati compare una "narrazione" figurativa (espressione indispensabile ad un pittore) grazie ad una serie di formelle ottagonali a rilievo eseguite da Andrea Pisano (che nel 1336 aveva terminato la Porta sud del Battistero) su disegni in parte dello stesso Giotto.

Alla sua morte è proprio Andrea che lo sostituisce nell'incarico, rimpiazzato a sua volta nel 1348 da Francesco Talenti, che nel '59 terminerà l'opera e la consegnerà alla città così come la vediamo oggi, con qualche modifica sul progetto giottesco.
La struttura, slanciata ed elegantissima (è alta 84,70 metri per 14,45), ha pianta quadrata ed è sostenuta agli angoli da contrafforti a forma di pilastri poligonali che salgono fino alla sommità. Queste quattro linee verticali, insieme alle quattro orizzontali che lo dividono in cinque piani, danno continuità ad una costruzione passata dalle mani di tre diversi artisti.

Il lavoro fatto da Andrea Pisano, che arriva a concludere i primi due piani, rispetta ancora il progetto giottesco. Prosegue infatti la decorazione esterna a formelle (alcune di Andrea, altre di Luca Della Robbia), ma già nel secondo piano (scandito come il primo in due fasce orizzontali) qualcosa cambia. Ai bassorilievi si sostituiscono sedici nicchie destinate a contenere statue di Profeti, di Sibille e del Battista (che saranno però eseguite fra il 1419 e il 1436). Al di sopra, nella seconda fascia, altre sedici nicchie disegnate dal marmo ma cieche.

Tanto le due serie di formelle a bassorilievo del primo piano (allegorie del lavoro, figure simboliche dei pianeti, delle Virtù, delle arti liberali e dei Sacramenti), quanto le sedici statue del secondo piano sono state sostituite da copie. Gli originali sono oggi nel Museo dell'Opera del Duomo. Fra le statue capolavori di Nanni di Bartolo e di Donatello come il celebre Abacuc (detto dai fiorentini "lo Zuccone" per la sua testa pelata), figura piena di intensa e tormentata spiritualità eseguita fra il 1423 e il '36 insieme al Profeta Geremia.

Gli ultimi tre piani del Campanile sono infine opera di Francesco Talenti, capomastro dal 1348 al '59. Qui le sculture e le massicce lastre di marmo lasciano il posto a enormi finestre verticali che "bucano" le pareti inondando di luce la struttura. Si tratta di doppie bifore (nel terzo e quarto piano) e di una sola trifora (nel quinto) che danno all'insieme una leggerezza ed un'eleganza tipicamente gotica pur senza soffocare l'impressione "classica" dell'insieme. Merito anche della soluzione finale inventata dal Talenti: una grande terrazza molto protesa verso l'esterno che fa da tetto panoramico e sostituisce la consueta cuspide dei campanili gotici. Un disegno conservato a Siena ci mostra come sarebbe stata questa copertura ben più banale.

La tradizione narra che l'imperatore Carlo V d'Asburgo, vedendo il campanile, lo trovasse opera tanto preziosa da meritare di essere conservata sotto una campana di vetro.