Eretto in forme romaniche nei sec. XII-XIII e ampliato nel '300 con l'aggiunta della gotica crociera, forse su disegno di Giovanni Pisano, domina la vasta e regolare piazza, ornata di una fontana ottocentesca. l'elegante rivestimento della facciata, a bande di marmo bianco e serpentino verde, fu eseguito nel 1385-1457; sopra il portale, lunetta in terracotta invetriata di Andrea della Robbia (1489). All'angolo destro spicca il
pergamo del Sacro Cingolo* (1434-38), ritenuto del Michelozzo, autore anche del pregevole capitello bronzeo; attorno al parapetto sette formelle riproducono la Danza dei putti, capolavoro di Donatello i cui originali sono nel Museo dell'Opera del Duomo. Sul fianco destro, scandito da archetti pensili e grandi arcate, si leva il campanile romanico-gotico (sec. XII-XIV).
L'
interno conserva il carattere romanico, a tre strette navate su colonne di marmo verde. Nella
navata mediana, pulpito a forma di calice, ornato di rilievi, di Mino da Fiesole e Antonio Rossellino (1473). Nel
transetto destro: candelabro rinascimentale di Maso di Bartolomeo; alla parete destra, tabernacolo della Madonna dell'Ulivo (1480), di Benedetto, Giuliano e Giovanni da Maiano. Nella 1ª cappella a destra del presbiterio, affreschi* (1433-35) attribuiti a Paolo Uccello; la decorazione pittorica della cappella fu completata, nella parte inferiore, da Andrea di Giusto. Nella 2ª, scultura lignea del '300.
Presbiterio: all'altare maggiore, Crocifisso in bronzo di Ferdinando Tacca (1653); nell'abside, grandiosi
affreschi** (Evangelisti, Storie del Battista e di S. Stefano), di Filippo Lippi (1452-66), ritenuti fra i cicli pittorici più significativi del primo rinascimento. Nella 1ª cappella a sinistra del presbiterio, affreschi del primo '400; nella seguente, monumento funebre di Filippo Inghirami (1480). All'inizio della navata sinistra la trecentesca
cappella del Sacro Cingolo, cioè la cintuta che san Tommaso avrebbe dato a Maria, è chiusa da una cancellata in bronzo del sec. XV, ideata da Maso di Bartolomeo; al suo interno, affreschi (Leggenda del Sacro Cingolo) di Agnolo Gaddi e aiuti (1392-95); sopra l'altare settecentesco, statua della Madonna col Bambino* (1317 circa) di Giovanni Pisano, ritenuto artefice anche del crocifisso ligneo policromo (fine Duecento) posto all'inizio della navata destra.