Impropriamente definita 'cripta', si tratta dei resti dell'antica cattedrale fiorentina (secolo IV-V), abbattuta nel 1375, riemersi dagli scavi (iniziati nel 1966) che hanno riportato alla luce tracce della planimetria, a tre navate con absidi. Sono visibili resti murari di case d'età romana, ceramiche, vetri e metalli romani, paleocristiani, altomedievali, frammenti di plutei (secoli VIII-IX), nonché il corredo funerario di Giovanni de' Medici e numerose lastre tombali, tra cui quella di Filippo Brunelleschi. La crociera è dominata dall'immensa Cupola* brunelleschiana (alta m 91), decorata dall'affresco del Giudizio universale di Giorgio Vasari e Federico Zuccari (1572-79); in basso, otto statue cinquecentesche di apostoli (3-10); negli occhi del tamburo, vetrate* su cartoni di Donatello, Ghiberti, Paolo Uccello e Andrea del Castagno. Al centro dell'ottagono, il recinto marmoreo a rilievi del coro, di Baccio Bandinelli e Giovanni Bandini (1547-72); all'altare maggiore, Crocifisso* ligneo di Benedetto da Maiano (1497). Nell'ottagono si aprono con grandi arcate tre nicchioni o tribune, divise ciascuna in cinque cappelle; tra quella di destra e quella mediana è l'ingresso alla Sagrestia vecchia, che ha nella lunetta una terracotta invetriata (Ascensione*) di Luca Della Robbia, e custodisce vari dipinti del '400 e '500. Nella cappella centrale della tribuna mediana (11) sotto l'altare, arca* con le reliquie di S. Zanobi, capolavoro del Ghiberti (1432-42). Segue l'ingresso alla sagrestia delle Messe*, o dei Servi, ove Lorenzo il Magnifico trovò scampo dalla congiura dei Pazzi, mentre il fratello Giuliano rimaneva ucciso (26 aprile 1478); ha una porta in bronzo* e una lunetta (Risurrezione*) di Luca Della Robbia (1444): alle pareti e sugli armadi dei paramenti, tarsie* lignee su due registri coronati da un fregio di putti (1465). Nella navata sinistra: vetrate trecentesche; dal fondo della navata (15) si sale alla cupola, di vivo interesse sia per la struttura interna, sia per il vasto panorama*. Nella quarta campata, tavola di Domenico di Michelino (Dante che tiene aperto il libro della Commedia; 1465); nella terza, monumento equestre a Giovanni Acuto (John Hawkwood)**, dipinto di Paolo Uccello (1436); nella 2 campata, busto dell'organista Antonio Squarcialupi, di Benedetto da Maiano, e monumento equestre a Niccolò da Tolentino*, dipinto di Andrea del Castagno (1456)