San Lorenzo è una delle più significative chiese rinascimentali fiorentine e la sua vicenda costruttiva segna e testimonia la fortunata ascesa della famiglia Medici. La basilica sorge sul luogo di una delle più antiche chiese di Firenze, risalente al secolo IV e ricostruita in forme romaniche nel secolo XI. Il primo progetto di ampliamento della chiesa romanica risale al secondo decennio del Quattrocento: fu commissionato a Filippo Brunelleschi da Giovanni de' Medici, padre di Cosimo il Vecchio e iniziatore della dinastia medicea. I lavori cominciarono dalla zona del transetto, dove fu previsto di innestare un coro moderno, rialzato, con cappelle quadrate, al posto della vecchia abside romanica. Un più ambizioso progetto brunelleschiano, di rinnovamento completo dell'edificio, venne tuttavia rimandato per essere compiuto soltanto nella seconda metà del Quattrocento, ma con modifiche notevoli rispetto alla concezione originaria. Lo spazio della basilica fu comunque organizzato secondo le leggi della geometria, mentre un calcolato gioco di proporzioni permise di legare tutti gli elementi dell'architettura, offrendo un significativo esempio dello stretto rapporto fra scienza e arte.

Tra il 1422 e il 1428 Brunelleschi lavorò alla realizzazione del sepolcreto mediceo, in seguito denominato Sacrestia Vecchia, che costituì il più compiuto messaggio culturale e artistico del primo Rinascimento: si tratta della prima costruzione in cui, grazie anche alla riflessione sugli esempi classici, lo spazio architettonico fu ricondotto a misura d'uomo. Nella cupola della scarsella della Sacrestia Vecchia venne dipinta una suggestiva immagine astronomica che ben esemplifica lo stretto rapporto fra scienza e arte. Se la consuetudine di decorare volte con cieli stellati trova origine nei mosaici bizantini, l'idea di rappresentare scientificamente l'emisfero boreale in una piccola cupola all'interno di un edificio di culto è assolutamente innovativa e strettamente connessa con il clima intellettuale umanistico. Secondo recenti studi, che hanno consentito di datare la congiuntura astrale raffigurata, pur lasciando aperto il problema della determinazione della sua causa, il piccolo planetario, basato su concezioni geocentriche di origine tolemaica, riproduce probabilmente il cielo di Firenze del luglio 1442. La portata scientifica dell'affresco si coglie nell'estrema precisione con cui sono posizionati i corpi celesti. Sullo sfondo azzurro del cielo sono evidenziati in oro la Luna, il Sole, Giove, Venere e le principali coordinate della sfera celeste, mentre le personificazioni di alcune costellazioni sono tratteggiate in nero con lumeggiature in bianco. Sembra evidente che l'autore abbia seguito i suggerimenti di un astronomo, forse Paolo dal Pozzo Toscanelli, amico di Filippo Brunelleschi. Va comunque tenuto presente che la finalità del dipinto è essenzialmente astrologica e commemorativa, a conferma dello stretto legame tra astronomia e astrologia nella cultura rinascimentale. Un affresco di soggetto analogo si trova nella Cappella de' Pazzi a fianco della chiesa di Santa Croce.