Brunelleschi zaproponował nowe rozwiązanie, w którym elementem konstrukcyjnym są żebra usytuowane wzdłuż południków i równoleżników. Poziome pierścienie, wbudowywane sukcesywnie, usztywniły konstrukcję spełniając jednocześnie rolę zworników (uniemożliwiły zamknięcie się konstrukcji podczas wznoszenia). Dolne pierścienie wzmocniono ołowianymi obręczami (ich kształt koła został ukryty w grubości pierścienia). Konstrukcję uzupełniono dwiema powłokami wymurowanymi z cegły. Obydwie warstwy w połączeniu z żebrami i pierścieniami tworzą sztywną całość. Warstwa zewnętrza dodatkowo chroni całą konstrukcję przed deszczem i wiatrem. Powstanie tego dzieła uważane jest za początek wczesnego renesansu.
W południowym oknie bębna kopuły znajduje się płyta z otworem o średnicy kilku centymetrów wykonana z brązu.