Il complesso attuale fu iniziato nel 1246 da 2 frati domenicani e completato nel 1360, con l'aggiunta del campanile e della sagrestia, opera di Fra' Jacopo Talenti da Nipozzano. La facciata, una delle più belle e antiche di Firenze, fu iniziata nel '300 e ripresa attorno al 1450 da Leon Battista Alberti, su commissione della famiglia Ruccellai. Tra il 1565 ed il 1571, Giorgio Vasari riprese in mano i lavori rimuovendo il recinto del coro e accorciando le finestre gotiche.
La Basilica di Santa Maria Novella sorge sulla splendida piazza di Firenze che porta lo stesso nome della chiesa, dove nel medioevo si svolgevano feste, tornei e tanti spettacoli.
Per questo capolavoro rinascimentale, l'Alberti si è rifatto ad elementi presenti nelle antiche chiese romaniche fiorentine, come il rivestimento marmoreo bicolore e le arcate cieche.
Nella Basilica di Santa Maria Novella si possono ammirare numerose opere d'arte. L'interno, a croce latina, è diviso in tre navate da pilastri che sostengono archi e volte a crociera.
Nel 1572 l'astronomo Cosimo I de' Medici aggiunse due strumenti astronomici ai lati della facciata.
Nella terza campata della navata sinistra, Trinità, Maria e Committenti, celebre affresco di Masaccio databile intorno al 1427; un crocifisso del Brunelleschi nella cappella Gondi, il crocefisso su tavola opera giovanile di Giotto; sulle pareti dell'abside, un ciclo di affreschi di Domenico Ghirlandaio realizzati dall'artista fra il 1485 ed il 1490 con l'aiuto del giovane Michelangelo. Una particolarità della basilica di Santa Maria Novella a Firenze, sono i magnifici chiostri, a cui si accede dal portale a sinistra della facciata.
Nel trecentesco Chiostro Verde, troviamo gli affreschi di Paolo Uccello; sul lato settentrionale del chiostro si apre l'antica sala del convento costruita da Jacopo Talenti dopo il 1350 circa, chiamata il Cappellone degli Spagnoli.
La sala interna fu affrescata da Andrea di Buonaiuto fra il 1367 ed il 1369. Dietro il cappellone degli Spagnoli si trova il Chiostrino dei Morti con affreschi del trecento.