Santa Reparata è l'antica cattedrale di Firenze, sul cui sito è stata eretta Santa Maria del Fiore a partire dal 1296. Grazie ad una campagna di scavi iniziata nel 1966 e culminata tra il 1971 e il 1972 si è riusciti a ricostruire la pianta dell'edificio e a fare alcuni interessanti ritrovamenti. Oggi si possono visitare gli scavi accedendo dalla navata destra del Duomo.

Negli scavi di Santa Reparata sono visibili resti murari riferibili a case romane (repubblicane e imperiali). Nelle vetrine si trovano materiali provenienti dagli scavi, soprattutto marmi, ceramiche, metalli e vetri di epoca romana e medievale. Spicca il corredo della tomba del gonfaloniere Giovanni de' Medici, della metà del Trecento. Alcuni plutei frammentari sono databili tra l'VIII e il IX secolo e numerose lastre tombali risalgono al XII, XIII e XIV secolo, tra cui spiccano quelle del vescovo Francesco Silvestri (1313).

Restano affreschi frammentari trecenteschi e un calco della statua di Santa Reparata di Arnolfo di Cambio, già in facciata e oggi nel Museo dell'Opera del Duomo. Nell'agosto del 1972 venne rinvenuta la tomba di Filippo Brunelleschi, grazie alla lastra di copertura con la scritta «corpus magni ingenii viri Philippi Brunelleschi florentini»; essa si trova vicino alla scala di accesso dalla navata.