De vorm van de koepel lag vast: hij moest worden gebouwd volgens de [b]quinto acuto[/b]. Daar moest ook Brunelleschi zich aan houden. Maar bij het ontwerpen van zijn koepel was Brunelleschi volledig aangewezen op zichzelf. Men had totaal geen ervaring meer met het bouwen van koepels en de afmetingen waren zo buitenmaats dat niemand wist hoe men er aan moest beginnen. [br]Hier ligt het breekpunt met de middeleeuwse bouwtraditie van gedeelde en overgedragen vakkennis. Voor dit ongewoon probleem had men een kunstenaar nodig die een ongewone oplossing kon uitwerken. Brunelleschi bouwde niet één, maar twee koepels die aan elkaar verankerd werden. In de koepel zijn negen horizontale stenen ringen ingebouwd om de koepel horizontaal bij elkaar te houden. Net zoals in de middeleeuwen werd de gebogen koepel gebouwd op een houten formeel, dat garant stond voor de juiste kromming. Maar Brunelleschi gebruikte een constructie die hij tijdens de bouw van de koepel kon verplaatsen. Zo hoefde hij niet voor de hele duur van de bouw de hele koepel te stutten. Je kunt het mee volgen in het applet.[br][b]Versleep het bruine punt naar boven om de koepel op te bouwen. [br]Versleep de groene schuifknop en verplaats zo het formeel, zodat de bouwers tot boven de juiste kromming van de koepel kunnen aanhouden.[/b]

De volgende opengewerkte tekening toont de twee koepels, de structuur van opstaande ribben en de verschillende houten en stenen ringen die de koepel aan elkaar houden.

Hoe hijs je honderden zandstenen balken van elk meer dan 770 kg tientallen meter naar boven tot in de top van de koepel? De hijstoestellen waarover men toen beschikte waren totaal ontoereikend, dus ontwierp Brunelleschi zelf een revolutionair hijstoestel, aangedreven door ossen. Zoals alles aan de koepel was ook dit toestel gigantisch. Touwen van 300 m lang werden rond spoelen gewikkeld, waarbij het grootste een diameter van 1,5 m had, gemaakt uit een reusachtige boom. [br]Mariano di Jacopo, bijgenaamd il Taccola, Italiaans ingenieur en tijdgenoot van Brunelleschi maakte een schets van Brunelleschi's hijstoestel. Hij liet het toestel wel aandrijven door een paard, terwijl Brunelleschi twee ossen gebruikte.