El interior, de cruz latina, está dividido en tres naves con arcos con decoraciones de mármol blanco y verde. La vidriera del rosetón en la fachada representa la "Coronación de la Virgen" (1365). En las naves y detrás de las capillas del transepto hay otras vidrieras de colores como la “Virgen con el Niño” o “San Juan y San Felipe” de Filippino Lippi (siglo XIV). En la nave derecha se encuentra la capilla de los Rucellai, con frescos del siglo XIV; el altar de la capilla esta dominado por la “Virgen con el Niño”, estatua de mármol de Nino Pisano.
En el centro, detrás del altar, está la capilla Tornabuoni, cuyos frescos son de Domenico Ghirlandaio (1485-1490) y, quizás, de su alumno Miguel Ángel. Los frescos reproducen escenas de la vida de la Virgen y de San Juan, ambientadas en la Florencia renacentista. En el altar se encuentra el crucifijo de Gianbologna. Al lado está la capilla de Filippo Strozzi, con frescos del ciclo “Vidas de los apóstoles San Felipe y San Juan”, de Filippino Lippi. Sigue la Capilla Gondi, en la que hay un crucifijo de madera de Brunelleschi. Después, en la sacristía, se puede admirar el “Crucifijo con la Virgen y San Juan Evangelista” de Giotto. En la nave de la izquierda se encuentra la Trinidad de Masaccio, que, para pintar esta obra maestra, utilizó la perspectiva de una manera innovadora, que hizo que Vasari afirmara: “Parece que el muro esté agujereado”.
