Due piazze distinte ma comunicanti costituiscono la grande area rettangolare su cui sorgono il Duomo e il Battistero fiorentini: piazza del Duomo, tutta occupata dalla basilica di Santa Maria del Fiore (terza cattedrale del mondo per ampiezza dopo San Pietro a Roma e San Paolo a Londra), e piazza San Giovanni con al centro il Battistero, probabilmente il primo edificio cristiano della città, costruito ancora in epoca tardo-latina (IV-V secolo d.C.?) sulle rovine di un edificio romano, forse un tempio dedicato al dio Marte. L'aspetto attuale del Battistero, che lo ha resopunto di riferimento architettonico per gli artisti fiorentini di ogni tempo,risale però ai secoli XI-XIII, quando furono completati il rivestimento esterno di marmo, l'interno e i mosaici della cupola. Le tre celebri Porte in bronzo dorato, fra cui quella detta "del Paradiso", furono invece fuse tra il 1330 e il 1452.

Molto presto sorse di fronte al Battistero una chiesa degna della "Florentia" romana, che era città ricca e cristiana, tanto che risulta sede vescovile fin dal 313 d.C. Questa prima chiesa, dedicata a Santa Maria Reparata e oggi visibile dopo i restauri, sorse probabilmente fra il IV e il V secolo d.C., negli anni del vescovado di SanZanobi, patrono di Firenze insieme a San Giovanni Battista. Una leggenda vuole che la basilica fosse eretta dopo la vittoria di Stilicone sui goti di Radagaiso, avvenuta nel 405 dietro le colline di Fiesole e accompagnata dall'apparizione miracolosa di Santa Reparata.

La basilica che vediamo oggi è la quarta ricostruzione di quel primo tempio ed è basata sul ben più tardo e fondamentale progetto di Arnolfo di Cambio (1296) e coronata dalla rivoluzionaria cupola del Brunelleschi(1420-1436), vero simbolo del Rinascimento. Sia il Battistero che la cattedrale subirono nei secoli rifacimenti, ricostruzioni e riconsacrazioni, tanto che San Giovanni fu cattedrale della città nei periodi deilavori di ampliamento in Santa Reparata (nell'897 e dal 1059 al 1128). Le due chiese, legate fin dalle origini, sono tutt'oggi un unico centro di culto: talune funzioni cominciano in Battistero e finiscono in Duomo. Unica è anche l'istituzione che sovrintende alla loro conservazione, l'Opera del Duomo, nel cui Museo sono conservati resti delle varie costruzioni, il modello in legno del Brunelleschi per la cupola e alcuni capolavori di scultura di Luca della Robbia, Donatello, Ghiberti e Michelangelo.

L'area che le separa, oggi utilizzata per la cerimonia pasquale dello "scoppio" del Carro di San Giovanni, fu invece considerata nel Medioevo un cimitero: gli scavi del 1972-73 hanno messo in luce numerose tombe,mentre altre sono state ritrovate lungo la fiancata sud del Duomo, quella verso l'Arno. Da notare che l'intero complesso paleocristiano sorse al limite nord-est della città romana: la parete nord di Santa Reparata distava solo 6 metri dalla prima cinta muraria mentre quella di Santa Maria del Fiore, molti secoli dopo, ci passerà sopra.

A destra della facciata del Duomo (l'attuale rivestimento di marmi risale al 1887 ed è l'unico non originale di tutto il complesso sacro),si alza per 85 metri il Campanile di Giotto, progettato (e realizzato per un quarto) dal grande artista negli ultimi tre anni della sua vita (1334-1337) ecompletato poi da Andrea Pisano e da Francesco Talenti, che nel 1359 lo terminò chiudendolo con una originale terrazza. Da osservare nella piazza anche la Loggia del Bigallo (sede di un'istituzione di epoca medievale per il soccorso ai bisognosi) con il suo Museo. Di fronte, sull'angolo opposto di via Calzaioli, il cinquecentesco palazzo dell'Arciconfraternita della Misericordia, Compagnia in origine strettamente connessa a quella del Bigallo. Accanto è il Palazzo dei Canonici (1826), con statue del Pampaloni (1830) raffiguranti Arnolfo di Cambio e Brunelleschi.

Accanto alla porta nord si alza invece la Colonna di San Zanobi, eretta nel 1384 sul luogo dove si dice fiorisse un olmo secco al passaggio della bara del santovescovo (morto nel 429) quando, nel IX secolo, il corpo fu trasferito da San Lorenzo alla nuova cattedrale di Santa Reperata. Sul retro del Battistero (lato ovest) è infine il Palazzo Arcivescovile, anch'esso più volte ricostruito su resti di edifici antichi. L'edificio attuale è del XVIsecolo e si sovrammette al Palazzo voluto dal vescovo Andrea dei Mozzi ed eseguito fra il 1287 e il 1295 (anno in cui il prelato avrebbe dato il via alla realizzazione del Palazzo dei vescovi di San Miniato). Nel cortile si trovano i resti di San Salvatore al Vescovo, piccola chiesa del 1032 ricostruita nel 1221, la cui facciata romanica a intarsi di marmoè ancora visibile nella retrostante piazza dell'Olio.