フィリッポ・ブルネレスキ
8月7日にはクーポラの建設が開始されるが、ブルネレスキにはギベルティに対する確執(またはクーポラの工事監督に複数名が指名されたことに対する不満)があったとされ、ブルネレスキが仮病を使って工事に出仕せず、建築工事の知識のないギベルティを困惑させたり、病気のために余命幾ばくもないないふりをして、ギベルティに水平補強材と足場の建設のどちらか一方を選ばせ、ギベルティが担当した水平補強材の工事が失敗するなどの逸話が残っている。
大聖堂の工事の傍ら、1421年8月10日、フィレンツェで最も由緒のある教会堂、サン・ロレンツォ聖堂の改築工事が開始され、その前後、ブルネレスキは聖具室(現、旧聖具室)の設計を ジョヴァンニ・ディ・ビッチ・デ・メディチから委託されている。この工事計画は、旧聖堂を取り壊し、規模をひとまわり大きくした教会堂を新築する大規模なもので、聖具室の出来映えを見たジョヴァンニ・ディ・ビッチは、聖堂本体の設計をブルネレスキに委託することを決意したとされる。しかし、ジョヴァンニ・ディ・ビッチは1429年に死去し、以降の聖堂本体の計画の推移について詳しいことはほとんどわからない。1434年に、フィレンツェ市議会がサン・ロレンツォ聖堂の周囲の整備計画の審議を行い、その整備担当に大聖堂のカポマエストロを充てるとしていることから、この時期にブルネレスキが聖堂から広場までの整備に関与した可能性もある。いずれにしても、経済不振と政変のため、聖堂工事の進捗状況はきわめて悪く、現在の聖堂の身廊に残っていた旧聖堂が取り壊されたのは、ブルネレスキの死後20年近く経過してからであった。
頂上部のランターンについては、1434年10月30日に、大聖堂造営局がブルネレスキに対して模型制作を依頼している。ただし、ブルネレスキを含めた5人の工匠が作成した模型が審査されており、1436年12月13日に、改めてブルネレスキ案が選ばれた。ランターンの建設自体は1446年に始められ、ブルネレスキは、それまでに大理石の加工、工事に必要な機械や道具の準備を行い、工事の進め方についての遺言まで残していたとされる。
1430年代にブルネレスキが関わったと考えられるのが、ブルネレスキ後期の作品であるアウグスティノ会のサント・スピーリト聖堂である。古い聖堂を建て替える決定は1428年に発議され、工事の着工が1441年なので、1430年代にブルネレスキが模型を作製したと考えられるが、マネッティによる伝記はサント・スピーリト聖堂の逸話の途中で唐突に終わっており、ヴァザーリも簡素にしか触れていない。この聖堂も、経済不振と他の聖堂の修繕等による資金不足でサン・ロレンツォ聖堂と同じく工事が中断しており、最初の円柱が現場に届いたのは1446年4月5日であった。サント・スピーリト聖堂に比較すると、カマルドリ会のサンタ・マリーア・デッリ・アンジェリ修道院の小礼拝堂(オラトリウム)は、ブルネレスキが関わった時期が明確で、計画は1434年に輸入繊維商組合がブルネレスキに委託したものである。1435年に起工するが、1437年にルッカとの戦争が再発したため工事が中断されており、結局、当初の計画の通り完成することはなかった。
マネッティやイル・フィラレーテによれば、ブルネレスキは透視図法を採用した最初の人物であるとされる。はじめに描かれたのは、サンタ・マリーア・デル・フィオーレ大聖堂の中央入り口から見た サン・ジョヴァンニ洗礼堂の眺めで、メディチ家の財産目録にそれらしき板絵が登録されている。この板絵は空にあたる部分に銀箔が貼られ、また、中央部に穴が開いており、板絵と鏡を対面に置いて、板絵中央の穴から覗くと、銀箔に実際の空が写り込み、鏡に映った板絵がまるで本物の風景のように見えたと説明されている。つまり、これは直接法による一点透視図で、左右を反転して描かれたものである。次に描かれたシニョリーア広場の板絵については、ヴェッキオ宮殿の西面と北面が表現されたとされているので、必然的に二点透視図法によるものと考えられるのだが、二点透視図の幾何学的作図法は、数学者グィドバルト・デル・モンテが1600年に著した『透視図法六書(Perspectivaelibri sex,apud HieronymusConcordiam)』において初めて示されたので、その作図方法についてはよくわからない。
ブルネレスキがこれらの絵を作成した時期については、明確ではない。ヴァザーリは、ブルネレスキがマザッチョに透視図法を伝授したとしており、これはマザッチョが1427年頃に描いた『聖三位一体』の構成と、ブルネレスキの設計によるサンタ・フェリーチタ聖堂のバルバドーリ礼拝堂の構成が良く似ていることからも推察される。