De majestueuze vloer van de kathedraal, in geometrische motieven van wit, zwart en rood marmer, werd gemaakt naar ontwerpen van verschillende Florentijnse meesters tussen 1500 en 1660. De totale oppervlakte bedraagt bijna 8.200 vierkante meter. Tot het einde van de 15e eeuw was de vloer van de kathedraal uitgevoerd in terracotta. In mei 1500 kreeg de bouwmeester van de Opera, Simone del Pollaiolo, bekend als “Il Cronaca”, opdracht om de oude, versleten vloer te onderhouden. Zijn aanstelling lag aan de basis van het voorstel om alle vloeren in marmer uit te voeren. In 1504 kwamen de Consoli dell'Arte della Lana en de arbeiders van de Opera di S. Maria del Fiore overeen om de vloerrenovatie te beginnen rond de achthoek van het koor.

In de vier jaar die hem nog restten, hield Cronaca (de kunstenaar overleed in 1508) toezicht op het grootste deel van deze eerste taak en voltooide hij ook de vloeren van enkele radiale kapellen, waaronder de kapel van San Tommaso. Na de hervatting in 1520 gingen de werkzaamheden zonder onderbreking door onder Baccio d'Agnolo.

In 1524 werd de vloer rond het koor voltooid, in 1525 die van de kooromgang van San Zanobi, het jaar daarop die van de kooromgang van het Kruis, en in 1528 werd ook die van Sant'Antonio.

Cattedrale Santa Maria della Fiore, illusione ottica sul pavimento del Duomo di Firenze,
attribuita a Baccio d'Agnolo e Francesco da Sangallo [4]

Voor deze kapellen liet Baccio zich inspireren door de geometrie van het inlegwerk van  Turkse tapijten In het groothertogelijke tijdperk werden het ontwerp en de bouw van de belangrijkste kathedraalvloeren volledig toevertrouwd aan Baccio d'Agnolo, geflankeerd door Francesco da Sangallo, Baccio Bandinelli en Bandinelli's zoon, Giuliano. De klus van de nieuwe vloerbedekking was gigantisch qua kosten, materialen, mankracht en tijd: de werkzaamheden werden uiteindelijk precies 160 jaar na het begin voltooid, in 1660. De uitstraling is die van een enorme eenheid van geometrische tapijten, uitgelijnd binnen de schepen en doorsneden door bijkomende ruimtes. Een opeenvolging van zeer gedetailleerde, caleidoscopische wielen, met cirkelvormige en zeshoekige omtrekken, zorgen voor illusoire perspectivische spelletjes, hier en daar verspreid door invoegingen van vloertombes en gedenktekens, zelf verrijkt met wapenschilden.