Die Pazzi-Kapelle, zu der man über den Kreuzgang aus dem 14. Jh. kommt, ist in die Kirche integriert. Es handelt sich um eines der schönsten Werke Brunelleschis, das für die Familie Pazzi errichtet wurde, die großen Rivalen der Medici. Der Künstler arbeitete bis 1445 daran, sie wurde aber erst um 1460, also nach seinem Tod im Jahr 1446, fertiggestellt. Im Innern stellte Brunelleschi bis zu Perfektion dar, was er als ideale Architektur definierte wie er sie auch schon in San Lorenzo zum Ausdruck brachte. Von dem Kreuzgang hat man auch Zugang zum Museo dell'Opera.