Els dominicans es van establir a Florència el 1219, si tenim en compte que aquest orde fou confirmat pel papa Honori III el 1216, aquesta és una de les seves primeres fundacions. El 1221 aquells frares procedents de Bolonya, sota la direcció de fra Giovanni da Salerno, van prendre possessió d'una petita església que es trobava extramurs i anomenada Santa Maria delle Vigne, era una antiga construcció romànica del segle x, que havia estat reconstruïda el 1094, data en què es va consagrar el nou edifici.

Aquella església era orientada a llevant i ocupava el lloc del primer tram de les actuals naus i sagristia, paral·lela al creuer i a tocar del campanar, que ocupa el lloc del primitiu. Aviat va resultar massa petita per les necessitats d'un orde que tenia una forta atracció dels fidels.

Hom va decidir ampliar aquella construcció, modificant l'orientació de l'edifici primitiu i encarant la façana principal al sud. La primera pedra es va posar el 18 d'octubre de 1279. En la construcció hi van col·laborar diversos frares dominics, arquitectes: segons una tradició tardana, hi intervingueren fra Sisto da Firenze i fra Ristoro da Campi a més de molts altres col·laboradors. L'església es va acabar el 1357, sota la direcció de fra Jacopo Passavanti. Es van aixecar també les dependències conventuals, l'església fou consagrada el 1420 pel papa Martí V. El 1439 té lloc en aquesta església el Concili de Florència.

Davant de l'església es va projectar una plaça, amb dos obeliscs de marbre, amb unes tortugues de bronze de Giambologna (1529-1608), que s'utilitzaven per a definir el terreny per a les curses del palio. Al cantó oposat a l'església hi ha el porxo (segle xv) de l'hospital de San Paolo.

El 1567 Giorgio Vasari (1511-1574) va fer obres a l'interior i va canviar els finestrals gòtics, que foren retornats al seu estil original en la restauració de mitjan segle xix.