Il Campanile di Giotto, slanciato ed elegante, è alto 82 metri e si integra armonicamente nello scenario dominato dalla cupola di Brunelleschi. Giotto lo progettò nel 1334, ma riuscì a seguirne la costruzione solo per 3 anni, fino alla sua morte avvenuta nel 1337, quando era stato completato solo il primo ordine. La costruzione fu portata a termine seguendo fedelmente il progetto giottesco alla fine del Trecento. I bassorilievi del primo ordine, oggi conservati nel Museo dell'Opera del Duomo e sostituiti sul posto da copie, furono opera di Andrea Pisano e Luca delle Robbia.

Di fronte al Duomo si trova il Battistero, edificio circolare adibito alle cerimonie di battesimo, in stile romanico e rivestito di marmi bianchi e verdi. Gli elementi più importanti del Battistero sono le porte bronzee di Lorenzo Ghiberti e Andrea Pisano. La porta a nord, divisa in piccole formelle incorniciate quadrate, è quella che Ghiberti eseguì dopo aver vinto il concorso in cui parteciparono anche Brunelleschi, Donatello e Jacopo della Quercia. La porta di fronte al Duomo ad est è la famosa "Porta del Paradiso" (così definita da Michelangelo) in cui Ghiberti rapprenenta in grandi pannelli dorati quadrati alcune scene del Vecchio Testamento. Gli interni sono riccamente decorati con marmi policromi a motivi orientali e con bellissimi mosaici che rivestono la cupola, eseguiti dai più importanti mosaicisti del Duecento, qui riuniti.

Completa la Piazza il Museo dell'Opera del duomo, in cui sono riuniti alcuni prezioni elementi e frammenti provenienti dal Duomo, dal Campanile e dal Battistero, sostituiti in loco da copie. Tra essi ricordiamo le rinomate "Cantorie" di Donatello e Luca della Robbia, destinate originariamente a rivestire le tribune dei cantori del Duomo di Lucca.