La chiesa dell'ordine domenicano, edificata tra il 1279 e il 1357, sorge sul posto di un oratorio del X secolo. La celebre facciata, in marmi bianchi e verdi in stile romanico-gotico, fu iniziata nel Trecento e ripresa nel 1456-70 da Leon Battista Alberti su commissione del mercante Giovanni Rucellai.
Il grandioso interno è a croce latina, a tre navate divise da pilastri poliscili che sostengono archi e volte ogivali a crociera, e custodisce splendide opere d'arte: la Trinità del Masaccio, gli affreschi di Filippo Lippi e quelli del Ghirlandaio nella Cappella Tornabuoni, il Crocifisso di Giotto e il Crocifisso ligneo del Brunelleschi unica scultura in legno dell'artista.
All'esterno si può ammirare il portale barocco, da cui si accede ai chiostri di Santa Maria Novella, esempio di architettura gotica italiana, e al Museo di Santa Maria Novella con lo splendido Chiostro Verde, il cui nome deriva dal colore dominante del ciclo di affreschi biblici di Paolo Uccello. Nella Sala Capitolare, detta Cappellone degli Spagnoli, si trova un noto affresco di Andrea di Bonaiuto che ritrae domenicani con le sembianze di cani. Annesso al chiostro Verde è il Chiostro dei Morti con preziosi affreschi del trecento e la Cappella Strozzi ornata con affreschi trecenteschi di Paolo Uccello. Nel refettorio sono raccolti reliquari, parati sacri e oreficerie.