Nel 1439 fu ospitato a Santa Maria Novella il Concilio per l'unità delle Chiese d'Oriente e d'Occidente: l'evento segnò un fulgido momento per il complesso conventuale, ove per anni visse il papa Eugenio IV. Paolo Uccello dipinse, in seguito, le Storie di Noè nel chiostro Verde, e Leon Battista Alberti completò nel 1470 la facciata della chiesa. Alla fine del Quattrocento due importanti cicli ad affresco vennero dipinti nella chiesa rispettivamente da Domenico Ghirlandaio e Filippino Lippi. Nel 1485 Giovanni Tornabuoni commissionò al Ghirlandaio gli affreschi e le vetrate della cappella maggiore con le Storie della Vergine e le Storie di San Giovanni Battista, ove furono raffigurati vari personaggi dell'alta borghesia fiorentina di quegli anni. Molto diversa si presenta la cappella di Filippo Strozzi, decorata con affreschi e vetrate da Filippino Lippi dal 1489 e completata nel 1502; sulle pareti laterali sono illustrate le Storie di San Filippo e le Storie di San Giovanni Evangelista, mentre sulla parete di fondo la pittura a chiaroscuro offre una monumentale conclusione della tomba sottostante di Filippo Strozzi, realizzata da Benedetto da Maiano (1495). Nel 1560 Santa Maria Novella fu oggetto delle ristrutturazioni attuate sotto la regia di Giorgio Vasari per ordine del duca Cosimo I de' Medici. In questa atmosfera si inserisce la cappella Gaddi, ristrutturata da Giovanni Antonio Dosio nel 1577. Alessandro Allori vi affrescò le Storie di San Girolamo e Virtù, e nella pala d'altare Agnolo Bronzino raffigurò Gesù che resuscita la figlia di Jairo. Fra le più importanti testimonianze pittoriche fra la fine del XVI e i primi del XVII secolo è il ciclo ad affresco nel Chiostro Grande con le Storie di Cristo e dei Santi domenicani. Vi parteciparono Santi di Tito, Alessandro Allori, il Cigoli ed altri. Dal lato sud del chiostro si entrava nell'antica Officina profumo-farmaceutica, alla quale si accede ora da via della Scala.
Nel 1219 giunsero da Bologna dodici frati domenicani guidati da fra Giovanni da Salerno che due anni dopo ottennero come loro sede fiorentina la chiesetta di Santa Maria delle Vigne, fuori le mura. La ben più ampia chiesa attuale fu iniziata nel 1279 su progetto di fra Sisto e fra Ristoro ed era pressoché conclusa con l'adiacente convento alla metà del Trecento, col concorso anche di fra Giovanni da Campi e fra Jacopo Talenti, sotto la direzione di fra Jacopo Passavanti. La sua struttura interna presenta i caratteri dell'architettura gotica cistercense, a tre navate con ampie campate e coperture a volte con archi a sesto acuto. Fra le prime opere che giunsero nella chiesa fu la Maestà di Duccio (1285), detta pala Rucellai, conservata agli Uffizi; nel 1312 è documentato in chiesa il Crocifisso dipinto in età giovanile da Giotto. Le maggiori imprese decorative trecentesche giunte sino a noi risalgono agli anni dopo la peste del 1348. Nel transetto sinistro, fra il 1350 e il 1357, Nardo di Cione affrescò le pareti della cappella Strozzi con il Giudizio Finale insieme all'Inferno e al Paradiso; anche la vetrata è su disegno di Nardo. Sull'altare, la tavola, firmata e datata 1357, con Cristo che dà le chiavi a San Pietro e un libro a San Tommaso, la Madonna, San Giovanni Battista e altri santi, è opera di Andrea di Cione detto l'Orcagna. Fra il 1367 e il 1369 Andrea di Buonaiuto affrescò la sala capitolare del convento, nota come Cappellone degli Spagnoli. Nella parete dell'altare sono raffigurate la Passione, Crocifissione e Discesa di Cristo nel Limbo e in quella opposta Vita e miracoli di San Pietro Martire; nella parete di destra è affrescata l'allegoria con la Chiesa militante e trionfante e su quella di sinistra il Trionfo di San Tommaso d'Aquino; nelle vele, la Resurrezione e l'Ascensione, la Barca di San Pietro e la Pentecoste. Tutt'altri connotati presenta la stagione rinascimentale introdotta in Santa Maria Novella dall'affresco di Masaccio con la Trinità, la Madonna, San Giovanni Evangelista e i committenti (1427). Di Filippo Brunelleschi è il Crocifisso ligneo nella cappella Gondi, realizzato, secondo il Vasari, per rispondere al vigoroso naturalismo di quello di Donatello in Santa Croce.
