Une forme en œuf
L’architecte du dôme de Florence pense au Panthéon de Rome. Mais contrairement à ce dernier, il choisit non pas une forme en hémisphère, mais en ogive, ou en œuf, plus allongée. En effet, cette forme en hauteur limite les poussées latérales, qui pourraient entraîner l’écrasement et l’effondrement de l’ensemble. Cette leçon sera retenue par Michel-Ange pour le dôme de Saint-Pierre à Rome.
Brunelleschi constitue l’armature du dôme par huit nervures de maçonnerie de pierre blanche qui partent des angles du tambour en octogone et sont bien visibles de l’extérieur. Cachés entre les deux coupoles, des nervures secondaires et des anneaux de maçonnerie horizontaux consolident la structure.
Ces nervures sont "remplies" au fur et à mesure de la construction par des briques scellées par un mortier et disposées en chevrons.
Quand la coupole est terminée, Brunelleschi prévoit de poser à son sommet une lanterne en marbre volontairement très lourde, qui maintiendra ensemble les nervures.