La prima meridiana del duomo fiorentino fu installata nel 1475 da Paolo Dal Pozzo Toscanelli (1397-1482), astronomo di chiara fama, amico di Filippo Brunelleschi (1377-1446) e corrispondente di Cristoforo Colombo. Era una meridiana cosiddetta a camera oscura che a mezzogiorno del solstizio d’estate (21 giugno) lasciava passare i raggi del sole attraverso il foro di una piccola mensola di bronzo, murata alla base della finestra meridionale della lanterna, per condurli a illuminare un disco marmoreo intarsiato nel pavimento della Cappella della Croce. La posizione di questo disco fu corretta il 12 giugno 1510, quando fu installato un nuovo disco marmoreo attorno a quello esistente, di diametro corrispondente all’immagine stenopeica del sole. Probabilmente, le prime osservazioni servirono per la deter­minazione della durata dell'anno e consentirono al Toscanelli di correggere le tavole Alfonsine e Toledane. Nella primavera del 1755 l’astronomo granducale Leonardo Ximenes (1716-1786) costruì una nuova linea meridiana con lo scopo di misurare la variazione dell'obliquità dell'eclittica.