I lavori della erigenda cattedrale senese, avviati nel 1229, proseguirono a lungo, e vennero conclusi solo alla fine del secolo successivo. Tra il 1258 e 1285 la direzione del cantiere fu assunta dai Monaci cistercensi di San Galgano che affidarono la costruzione a Nicola Pisano e, successivamente, al figlio Giovanni. A questa prima fase della costruzione, diretta da Nicola e dal figlio ed ormai realizzata verso il 1264, va assegnata la imponente costruzione della struttura interna, a croce latina, suddivisa in tre vaste navate da poderosi pilastri e da arcate a tutto centro; nonché, all’incrocio con l’ampio transetto a doppia navata, la crociera esagonale coperta da cupola dodecagonale. Appartiene alla tradizione romanica toscana rivestimento marmoreo della pilastratura a strisce bianche e nere che sottolineano l’andamento orizzontale delle arcature a tutto sesto. Le sproporzioni e le discordanze costruttive dovute agli ampliamenti apportati all’edificio nel corso del ‘300 sono tuttavia attenuate dalla indeterminatezza spaziale. Anche la facciata risente della discrepanza costruttiva: è infatti chiaramente leggibile nella intelaiatura architettonica la disconnessione tra il registro inferiore e quello superiore tricuspidato eseguito negli anni 1374 -77 ad imitazione del duomo di Orvieto; sì che i due pinnacoli che nel registro superiore la specchiatura centrale non sono in asse con i pilastri sottostanti.

All'inizio del secolo XIV, Siena era al massimo della sua prosperità e le proporzioni della Cattedrale non apparvero più rappresentative. Venne quindi avanzato l’ambizioso progetto di realizzare una più grandiosa Cattedrale, impiegando - con la modifica dell’originale assetto iconografico - l’edificio già esistente, quale transetto di una nuova imponente costruzione. Il progetto fu affidato a Lando di Pietro nel 1339. Ma numerosi furono gli impedimenti alla sua realizzazione. Oltre al sopravvenire nel 1348 della peste ed a conflitti con gli stati confinanti, serie difficoltà statiche rallentarono il ritmo dei lavori ed indussero ad abbandonare definitivamente l’ambizioso progetto del quale restano a testimonianza, lungo la fiancata del duomo, i muri di contenimento già edificati e non abbattuti. Si tornò, quindi, a lavorare sul duomo originario. Dopo il 1360, terminata la nuova muratura tergale, venne collocata nell’attuale finestra circolare absidale la vetrata circolare duccesca sino allora situata nella cappella di S. Giovanni. E nel 1376 fu affidata a Giovanni di Cecco la costruzione della facciata superiore in cui venne aperto un grande occhio circolare di dimensioni grandiose come quello absidale in cui nel sec. XVI venne collocata il rosone di Pastorino de’ Pastorini. A recuperare, almeno in parte, la ventilata grandiosità, nel 1382 vennero rialzate le volte della navata centrale ed ampliata la zona absidale. Solo allora, dopo oltre un secolo e mezzo, il duomo poté considerarsi terminato.

Finestra circolare absidale The apsis wall	Schema del rosone The round window - diagram