Il sontuoso interno barocco che ammiriamo oggi ricorda più le basiliche romane che le sobrie chiese fiorentine. La storia della basilica inizia con una primitiva chiesetta fondata nel 1250. Nella prima metà del Trecento sono costruite varie cappelle e altari. Il 18 ottobre 1444 fu posta la prima pietra della tribuna su progetto di Michelozzo e nel 1481 furono terminati i lavori alla navata centrale; dallo stesso architetto venne risistemato su un lato della chiesa il Chiostro Grande o "dei morti" decorato all'inizio del '600 da 25 lunette affrescate con storie della Madonna e di San Filippo Benizi. Quasi un secolo prima erano stati ultimati gli affreschi dell'antistante Chiostrino dei Voti. Negli ultimi decenni del XVI secolo fu aggiunto il portico esterno per raccordare la facciata allo stile della piazza. Nel 1664 fu costruito il ricco soffitto su disegno di Baldassarre Franceschini detto il Volterrano che dal 1680 affrescò anche la cupola. Nel 1687 i frati decisero di rivestire la parte inferiore della chiesa con marmi, stucchi e dipinti. Un ultimo grandioso restauro ad opera dell'architetto Giuseppe Poggi fu effettuato nel 1857. Il 20 agosto dello stesso anno la chiesa fu riaperta al pubblico alla presenza di papa Pio IX.
Curiosità:
Sul fianco destro della chiesa è presente un piccolo arco che la collega al Palazzo della Crocetta, oggi sede del Museo Archeologico Nazionale di Firenze. Questo passaggio venne costruito affinché la principessa Maria Maddalena de' Medici, sorella del granduca Cosimo II, in quanto debole di salute e forse malforme, potesse recarsi a messa senza scendere in strada: all'interno della chiesa è infatti presente una grata dorata, corrispondente a un piccolo vano al termine dell'arco.