Архитектурные и конструктивные приемы сакристии церкви Сан Лоренцо нашли свое дальнейшее усовершенствование и развитие в капелле Пацци во Флоренции (начата в 1430 г.) . Эта капелла, выстроенная по заказу семейства Пацци в качестве их семейной молельни и служившая также для собраний духовных лиц из монастыря Санта Кроче, является одним из самых совершенных и ярких произведений Брунеллески. Она расположена в узком и длинном средневековом дворе монастыря и представляет собой прямоугольное в плане помещение, вытянутое поперек двора и замыкающее одну из его коротких торцовых сторон.
Брунеллески скомпоновал здание капеллы так, что оно сочетает в себе поперечное развитие пространства интерьера с центрической композицией, а снаружи подчеркнуто фасадное решение здания с его купольным завершением. Основные пространственные элементы интерьера распределены по двум взаимно перпендикулярным осям, отчего возникает уравновешенная система здания с куполом на парусах в центре и тремя неравными по ширине ветвями креста по сторонам его. Отсутствие четвертой восполнено портиком, средняя часть которого выделена плоским куполом. Портик включает шесть колонн коринфского ордера с большим средним пролетом, перекрытым аркой, врезанной во второй аттиковый этаж. Высокий аттик, который был бы слишком тяжел для поддерживающих его стройных колонн, зрительно облегчен расчленяющими его спаренными пилястрами с легкими филенчатыми вставками между ними и венчающим антаблементом.
Интерьер капеллы Пацци дает один из наиболее характерных и совершенных образцов своеобразного применения ордера для художественной организации стены, что составляет одну из важнейших особенностей архитектуры раннего итальянского Возрождения. С помощью ордера пилястр зодчие расчленяли стену на несущие и несомые части, выявляя действующие на нее усилия сводчатого перекрытия и придавая сооружению необходимую масштабность и ритм. Брунеллески был первым, кто при этом сумел правдиво показать несущие функции стены и условность ордерных форм. Этим объясняется применение им в капелле Пацци, сакристии Сан Лоренцо и Воспитательном доме таких необычных с точки зрения классического ордерного канона мотивов, как угловые пилястры, переходящие с одной стены на другую, консоли обычные или в виде капителей, которые наряду с пилястрами как бы служат опорой для архитрава или свода.
К архитектурным особенностям отделки интерьера и пространства под портиком в капелле Пацци нужно отнести широкое применение скульптурной и орнаментальной раскрашенной керамики, выполненной скульпторами Дезидерио да Сеттиньяно и Лука делла Роббиа, а также полихромию стен и деталей, что сообщает светлому и просторному интерьеру особую нарядность и привлекательность. Таковы, например, круглые медальоны внутри здания, круглые майоликовые кассеты купола под портиком, раскрашенный терракотовый фриз с головками ангелов и рельефы с изображениями апостолов, приписываемые самому Брунеллески.
Наряду с центрическими купольными зданиями новаторские тенденции творчества Брунеллески проявились также в разработке освященного многовековыми традициями базиликального храма, который представляют две его флорентийские церкви — Сан Лоренцо (начата в 1421 г.) и Сан Спирито (начата в 1436 г.).
В основу плана обеих церквей положена традиционная форма трехнефной базилики в виде латинского креста с трансептом, хором и куполом на средокрестии. В церкви Сан Лоренцо эта традиционная схема плана получила существенные изменения. Они отражали характерные для Возрождения социальные требования в строительстве культовых зданий. Трансепт, который в эпоху средневековья служил обычно местом пребывания во время церковной службы высших духовных лиц и представителей феодальной знати, окружается теперь помещениями семейных молелен-капелл, возводимых на средства богатых граждан. Именные капеллы богатых флорентийских семейств сооружены также вдоль боковых нефов. Таким образом, церковное здание утрачивает свою социальную замкнутость, его функции становятся более сложными и разнообразными. В соответствии с этим интерьер церкви оказывается более расчлененным и сложным. Нефы и трансепт наряду с их главной функцией в качестве мест средоточия молящихся как бы превращаются в аванзалы или преддверия частных капелл, что вполне согласуется с более светским восприятием религии и церковных обрядов в эпоху Возрождения.
Базилика Сан Спирито имеет своеобразный план: боковые нефы с прилегающими к ним полукруглыми капеллами образуют единый непрерывный ряд равных ячеек, обходящий церковь по всему периметру, за исключением западного фасада. Подобное построение капелл в виде полукруглых ниш имеет существенное конструктивное значение: складчатая стена могла быть предельно тонкой и в то же время хорошо воспринимала распор парусных сводов боковых нефов.
Интерьеры обеих базилик с их стройными рядами коринфских колонн и арок, как бы «парящих» над капителями (чему способствует введенный между капителью и пятой арки ордерный импост), плоскими кассетированными потолками, легкими ребристыми куполами и парусными сводами, производят впечатление парадных интерьеров светского здания. Так традиционный тип христианской базилики с трансептом получил здесь новое художественное выражение.
Последней культовой постройкой Брунеллески, в которой наметился синтез всех его исканий, была оратория (часовня) Санта Мария дельи Анджели во Флоренции (начата в 1434г.). Здание это не было закончено. В 1436 г. оно было доведено почти до капителей внутреннего ордера; представление о нем дают сохранившиеся чертежи и рисунки. Это самое раннее в эпоху Возрождения центрическое купольное сооружение, восьмигранное внутри и шестигранное снаружи. Капеллы, окружающие центральное октагональное пространство часовни и образованные системой радиальных и поперечных стен, имеют важное конструктивное значение контрфорсов, воспринимающих распор купола. Главные опоры октагона с двумя угловыми пилястрами должны были поддерживать довольно высокий восьмигранный барабан в виде аттика с круглым окном на каждой грани, а над ним сферический купол, покрытый снаружи шатром. Таким образом, объемная композиция здания была задумана уступчатой, двухъярусной; с постепенным нарастанием объема по высоте к центру. Это отвечало и структуре его внутреннего пространства, развитие которого идет от крупного октагонального ядра к более мелким и сложным формам капелл. Классическая простота, ясность и завершенность композиции оказалась в явном противоречии с культовым назначением здания, в котором отсутствовало помещение хора (места для алтаря). Противоречие задуманного Брунеллески центрического плана требованиям культа привело к тому, что, по свидетельству Вазари, в этом здании после его окончания предполагалось поместить школу для живописцев и скульпторов.
Вопрос о роли Брунеллески в создании нового типа городского дворца чрезвычайно усложняется тем, что единственным произведением подобного рода, для которого авторство мастера засвидетельствовано документально, остается недостроенный и сильно испорченный палаццо ди Парте Гвельфа. Однако и здесь Брунеллески достаточно ярко проявил себя как новатор, порывая со средневековой традицией гораздо решительнее, чем большинство его современников и преемников. В композиции фасада здания Брунеллески применяет ордер пилястр, охватывающих всю высоту стен второго этажа с двумя ярусами окон. Расположенный на втором этаже большой зал (перестроенный Вазари в 50-х годах 16 в.) также расчленен пилястрами в простенках окон и в углах помещения. Ордерные формы полного антаблемента применены зодчим также для расчленения здания на два этажа. Таким образом, пропорции здания, его членения и формы определяются системой классического ордера, что составляет наиболее примечательную особенность этой постройки, дающей самый ранний пример использования ордера в композиции городского палаццо Возрождения.
Во Флоренции сохранился ряд произведений, обнаруживающих если не непосредственное участие Брунеллески, то, во всяком случае, его непосредственное влияние. К этим важнейшим постройкам круга Брунеллески относятся палаццо Пацци, палаццо Питти и Бадия (аббатство) во Фьезоле.
Исключительное архитектурное мастерство и зрелость композиции палаццо Пацци (закончен до 1445 г.) и вместе с тем свойственное именно Брунеллески юношеское обаяние художественного образа наводят на мысль о том, что палаццо строился по его проекту. Рядом со строгим и величественным палаццо ди Парте Гвельфа палаццо Пацци — более интимный лирический вариант нового типа городского дома богатого и именитого флорентийца. Главный фасад палаццо скомпонован исключительно просто: над рустованным первым этажом — два верхних гладко оштукатуренных этажа с тонко и богато украшенными наличниками окон (Круглые окна третьего этажа — позднейшего происхождения.) завершаются легким деревянным карнизом. Консольные выпуски стропил, украшенные исключительной по своей красоте резьбой, — один из немногих сохранившихся и поэтому драгоценнейших образцов деревянной резьбы в наружной архитектуре 15 в.
Совершенно иной характер носит палаццо Питти (окончен в первоначальном виде ок. 1460г.) во Флоренции (Первоначально здание имело по фасаду только семь оконных осей и три больших арочных входа в первом этаже. Окна в заложенных боковых арках были сделаны позже; боковые крылья и двор пристроены в 16 в.). Титаническая мощь художественного образа проявляется здесь в гигантских рустах кладки трех единообразных по размерам и формам этажей и в огромных (высотой около 8 м) окнах-порталах . Не облегчающиеся кверху и не изменяющие своего рельефа и формы квадры каменной кладки образуют как бы три одинаковых гигантских блока-этажа, воздвигнутых один над другим. При такой композиции уменьшение поэтажных членений снизу вверх, типичное для других флорентийских палаццо раннего Возрождения, как и венчание всего здания единым карнизом, было бы неоправданно и противоречило бы характеру гигантской стены.