Perspektíva bola jedným z objavov tejto generácie. Zdá sa, že okolo r.1415 Brunelleschi objavil jej zákonitosti, kde maľoval pohľad na dieťa od hlavných dverí florentského Dómu. Jeho pokus výrazne ovplyvnil dvoch jeho priateľov, Masaccia a Donatella. Teoreticky ho však vysvetlil zhruba o desať rokov neskôr Alberti vo svojich spisoch o maliarstve. Jeho úloha bola spočiatku úloha technika. V r. 1418 vyhral verejnú súťaž na realizáciu dreveného modelu kupoly. Vyhlásil ju cech súkenníkov, ktorí mali na starosť dostavbu florentskej katedrály. Bruneleschi navrhol systém úplne novej konštrukcie , ktorá nevyžadovala použitie príliš veľkého lešenia. Práce začali v r. 1420 a trvali do r. 1435. úspech stavby nebol len technický. Čistota línií, jednoduchosť osemuholníkovej štruktúry zdôraznenej vonkajšími rebrami a jej elegancia dali Florencii zámerne jednoduchú kupolu, ktorá sa natrvalo stala jej dominantou.

Tak istá jednoduchosť oživuje priečelie špitálu Nevinaiatok. Tak isto to bolo v r.1421, keď rekonštruoval kostol San Lorenzo, financovaný rodinou Mediciovcov. Po jeho smrti je dokončil jeho žiak Antonio Manetti. Brunelleschiho najčistejším výtvorom je asi stará sakristia tej istej budovy. Architekt sa tam schopnosťou konštrukcie kupoly na pandatívoch prezentuje ako technik, ale ešte viac ako umelec vyváženosťou proporcií a jednoduchosťou výzdoby, spájajúcej pilastre a rímsy.

Brunelleschi vôbec nemal šťastie so svojimi architektonickými projektmi, z ktorých takmer žiaden nedokončil. V tom istom čase ako sakristiu San Lorenzo koncipoval kaplnku Pazziovcov, ktorej dokončenia sa nedožil a ktorej plány boli čiastočne upravené. Asi od r.1432 kreslil plány kostola San Spirito, ale jeho výstavba sa začala až v r. 1444 a skončila sa krátko po jeho smrti.

Dve stavby ukazujú jeho zásahu do profánnej architektúry. V tzv. paláci Guelfskej strany pripojil len jedno poschodie, kde mal byť veľký salón. Musel rešpektovať danú situáciu a zasahoval len do proporcií vchodov. Urobil aj náčrty paláca rodiny Pittovcov, ale nedožil sa ani začatie prác. V 17. storočí sa zväčšením priečelia charakter stavby hlboko zmenil. Brunelleschi si predstavoval prinajmenšom štruktúru so silnou bosážou a dôrazom kladeným na okná s mohutnými klenákmi v nadpraží.