Entrez, et l'église devient une galerie de l'art florentin. Au fil des siècles, nombre de ses fresques d'origine furent détruites à la suite de la Contre-Réforme, mais on perçoit encore l'ancien décor. Sur la face intérieure du mur de la façade se trouve une Annonciation de Pietro Miniato, peintre et miniaturiste qui aurait repris un atelier ayant appartenu à Giotto. Son style est élégamment gothique et richement décoré, dans la manière de l'art courtois. Dans la chapelle Strozzi se dresse le Retable du Rédempteur, un polyptyque peint par Andrea Orcagna en 1357. Et de retour à l'extérieur, les arcades gothiques le long de la façade devaient accueillir des sarcophages. L'une d'elles abrite la sépulture du peintre de la Renaissance Domenico Ghirlandaio. L'église a également joué un rôle dans les affaires du monde. En 1439, elle fut choisie pour accueillir le premier concile qui cherchait à réunir les Églises orthodoxe et catholique, et elle devint un lieu de prédilection des papes. À côté de l'église, le cloître et le réfectoire abritent aujourd'hui des peintures, des vêtements liturgiques, des travaux d'orfèvrerie et des reliques, et la pharmacie de Santa Maria Novella, qui lui est rattachée, est célébrée comme la plus ancienne d'Europe.