Brunelleschi, der als Sohn eines Notars in Florenz aufwuchs, erlernte den Beruf des Goldschmieds. Später studierte er bei seinen regelmäßigen Aufenthalten in Rom, parallel zu seinem Beruf, die Ruinen der antiken Stadt. Ab ca. 1416 ließ er sich in Florenz dauerhaft nieder.
Mit seinem Bau des Florentiner Waisenhauses um 1419 begründete Brunelleschi das neue Zeitalter der Renaissance.
Aber schon das Jahr zuvor, also 1418, war nicht nur für Brunelleschi, sondern für ganz Florenz ein Schicksalsjahr. Am 19. August schrieb man in Florenz einen Wettbewerb für den Bau der Kuppel aus. Nach großem Widerstand setzte sich der Entwurf des Goldschmieds Brunelleschi durch.
„Sein Vorschlag, die sich selbst tragende Kuppel wurde zuvor mehrmals abgelehnt, aber Brunelleschi bestand in einer so starrsinnigen Weise auf seinen Plan, dass man ihn mehrmals aus den Sitzungen hinaustragen musste, „wie jemand, der töricht argumentiert und dessen Äußerungen lachhaft sind (come se raggionassi stotamente e parole da ridersene)“ - so sein erster Biograph Antonio Manetti.
Eine Anekdote von Vasari, einem zeitgenössischen Architekt Brunelleschis besagt, dieser habe dem „Operai“ vorgeschlagen demjenigen den Bau der Kuppel zu übertragen, der ein Ei senkrecht auf eine Marmorplatte stellen könne. “Nachdem sämtliche anderen Wettbewerbsteilnehmer bei diesem Versuch versagen, schlägt Filippo das Hühnerei mit dem unteren Teil auf die Marmorplatte, so dass eine steile Kuppel im Miniaturformat stehen bleibt. Als seine Konkurrenten protestieren, das hätten sie auch gekonnt erwiderte Filippo: “Ihr hättet auch gewusst, wie man die cupola bauen kann, wenn ihr meine Pläne gekannt hättet.“ Und so, berichtet Vasari wurde der Bau umgehend an Filippo vergeben.
Beachtet man das Datum des Architekturwettbewerbs, so wird ersichtlich, dass Brunelleschi diesen Trick schon vor Kolumbus angewandt hat.
Brunelleschi gehörte einem neuen Typus von Architekten an, welche nicht mehr traditionell ausgebildet wurden, sondern ihr Wissen aus Studien der Antike schöpften. Er wendete, die schon von den Byzantinern praktizierte Fischgrätentechnik, speziell auf den oktogonalen Querschnitt der Kuppel in einer Dimension an, der sich nur das Pantheon und später der Sankt Petersdom annäherten.
Durch Brunelleschi, entstand die Periode des Humanismus in der Architektur, welche Ausdruck des modernen und selbstständigen Bürgertums war. Typisch für die Zeit, in der er lebte, war auch die Vielseitigkeit. So entwickelte er speziell für seinen Kuppelbau neue Kräne und erhielt somit das erste Patent für eine industrielle Erfindung. Außerdem ist Brunelleschi der Erfinder der mathematisch konstruierbaren Perspektive.
„Und dann ging er zu den Eisenhändlern auf der Suche nach den verschiedensten Objekten aus Eisen, deren Funktion sogar die Handwerker nicht begriffen (…) zu den Zimmerleuten mit Vorstellungen über neue Methoden und Vorrichtungen, (…) an die niemand vorher gedacht hätte. Um zu vermeiden, dass man sich in der Dunkelheit stieß oder fiel, ging er auf die Suche nach Lichtern (…), und er versuchte alle möglichen Überraschungen und Gefahren auszuschließen, nicht nur die Gefahr, sondern auch die Vorsicht (…). Und damit die Meister und Lehrlinge keine Zeit verlören, richtete er es so ein, dass sich Köche dort aufhielten (...). Und so sorgte er dafür, dass nicht gestreikt wurde (…). Keinen Stein oder Ziegel gab es dort, den er nicht kontrollierte, um zu sehen, ob er sich in einem guten Zustand befände, gut gebrannt und gesäubert Darauf hat man später keine Aufmerksamkeit mehr verwendet. Heute gilt nur, was ökonomisch zu sein scheint (…). Er sorgte sich besonders um die Mischung des Mörtels und er ging persönlich zu den Ziegelbrennereien, um sich die Steine anzusehen und den Brennvorgang, die Mischung aus Sand und Kalk und alles, was sonst noch dazugehörte. Er schien auf jedem Gebiet ein Fachmann zu sein.“