Закончив ризницу, Брунеллески приступил к построению самой церкви Сан Лоренцо. Сочетание средневековых традиций с новыми архитектурными идеями нигде так ясно не ощущается, как именно в плане Сан Лоренцо. Брунеллески вернулся здесь к традиционному для церквей нищенствующих орденов типу базилики в форме креста с тремя продольными нефами и с капеллами вокруг хора. Мало того, Брунеллески возрождает забытую в эпоху готики систему романских соборов, получившую название «связанной» системы: в основу плана как его постоянная единица положен квадрат; так как средний неф вдвое шире боковых, то одному квадрату среднего нефа соответствует по два квадрата боковых нефов. В этом возрождении «связанной» системы не было для Брунеллески никакой внутренней конструктивной необходимости. В романской конструкции «связанная» система вызывалась требованиями полукруглых крестовых сводов, которые были в состоянии перекрывать только квадратные пространства. Брунеллески же заменил крестовые своды маленькими куполами для каждого отдельного звена боковых кораблей. Тем большее, разумеется, значение приобретает возврат Брунеллески к романским традициям, так как он диктовался, следовательно, исключительно художественными соображениями и лишний раз указывает нам на известное духовное сродство между Ренессансом и романским стилем. Но, вернувшись к средневековым традициям, Брунеллески опять-таки дал им совершенно новое истолкование. На первый взгляд изменения, произведенные Брунеллески в средневековой схеме, как будто очень незначительны. На самом же деле последствием этих изменений является совершенно новое ощущение пространства. Дело в том, что Брунеллески не ограничился капеллами вокруг хора, как этого требовала картезианская схема, но продолжил их цепь по обеим продольным сторонам церкви. При этом каждая капелла изолирована от соседней, так что в нее можно проникнуть только из бокового нефа, и в каждой капелле поставлен особый алтарь. В результате происходит прежде всего замедление общего темпа. Движение, которое в романском и готическом соборе непрерывным потоком устремлялось в глубину, теперь останавливается и рассеивается в поперечных направлениях. Изолированные капеллы как бы приглашают зрителя, направляющегося к главному купольному пространству, задержаться и временно изменить направление своего взгляда. Если в готическом соборе отдельные пространственные ячейки были только звеньями одной непрерывной цепи, то в церкви Сан Лоренцо каждая из них представляет собой совершенно самостоятельный, замкнутый маленький мирок. Из этих-то самостоятельных изолированных единиц — микрокосмов и слагается макрокосм всего церковного пространства. Так Брунеллески приходит к основному принципу стиля Ренессанса в организации пространства, принципу, который словами Франкля можно определить, как additio; сложение целого пространства из мелких и самостоятельных пространственных единиц. Насколько последовательно этот принцип пронизывает всю архитектурную концепцию Брунеллески, видно из освещения церкви Сан Лоренцо: темные капеллы, полутемные боковые нефы и пронизанный ясным, ровным светом средний неф дают постепенную концентрацию света под главным куполом церкви.

В церкви Сан Лоренцо и в ее ризнице Брунеллески установил два главных типа церковного зодчества Ренессанса: тип продольной базилики и тип центрического храма. Но сам мастер остался неудовлетворен первым разрешением поставленной себе задачи. В двух следующих своих постройках, в церкви Санто Спирито и в капелле Пацци, Брунеллески снова возвращается к тем же задачам и пытается дать своей концепции дальнейшее развитие. Капелла Пацци, начатая постройкой в 1429 году во дворе церкви Санта Кроче, по заказу семейства Пацци, считается наиболее совершенным произведением Брунеллески. Действительно, миниатюрное здание доставляет подлинное наслаждение удивительной гармоничностью своих пропорций и какой-то особенно, только Брунеллески присущей, целомудренной чистотой линий и форм, человечностью, жизнерадостностью. В плане капелла представляет собой квадрат, крытый куполом и расширенный по бокам двумя узкими пространствами, крытыми коробовыми сводами. Господство в плане, в отличие от готики, поперечных направлений подчеркнуто предшествующим капелле портиком. В конструкции этого портика Брунеллески еще ближе примыкает к традициям античного зодчества и вместе с тем еще ясней формулирует свои новые архитектурные идеи. Готическая архитектура отвергла сущность античной конструкции, которая заключалась во взаимодействии между опорой и тяжестью. В готической архитектуре нет тяжести, которая сопротивлялась бы вертикальной тяге столбов. Брунеллески реабилитировал античную конструкцию, снова заставив колонну нести горизонтальный антаблемент. Но вместе с тем он сделал и еще шаг дальше: в капелле Пацци колонны несут не только антаблемент, но и стену, расчлененную пилястрами. В этой расчлененной стене и надо видеть второй кардинальный принцип архитектуры Ренессанса, впервые воплощенный Брунеллески. В архитектуре Ренессанса стена перестала быть непрерывной, бесконечной плоскостью. Она разбилась на составные элементы, получила скелет и мускулы, приобрела самостоятельную органическую энергию, стала источником внутренних сил, подобных функциям человеческого организма. Если готическое здание похоже на пучок растений, вырастающих из земли и пассивно тянущихся к небу своими бесконечными стеблями, то здание Ренессанса подобно могучему человеческому телу, прочно упершемуся в землю и обладающему волей к самостоятельным движениям во всех направлениях.

Проектом капеллы Пацци заканчивается первый период деятельности Брунеллески. Все основные идеи стиля Ренессанса уже намечены в постройках этого периода, но они воплощены еще в старых традиционных формах. И портик Воспитательного дома, и церковь Сан Лоренцо, и капелла Пацци при всей новизне поставленных в них проблем, в нежности и воздушности своих форм и их декоративной бестелесности продолжают еще сохранять готические черты. Только во второй период своей деятельности Брунеллески сделал попытку найти для нового содержания и соответствующую ему новую оболочку.

Во второй период в творчестве Брунеллески происходит весьма существенная перемена. Его формы приобретают большую мощность, его стиль становится все более пластическим. Причины этой перемены нужно искать, несомненно, во втором римском путешествии Брунеллески, которое мастер совершил вместе с Донателло около 1431–1433 года. Лишь теперь, когда его художественное мировоззрение окончательно сложилось, когда созрело его мастерство, соприкосновение с миром античных художественных форм оказалось действительно плодотворным для его творческого развития.

Первое, вполне последовательное воплощение новых архитектурных идей Брунеллески мы находим в церкви Санта Мария дельи Анджели. К сожалению, эта исключительно важная по своему историческому значению церковь не была закончена. Суммы, предназначенные для ее осуществления, были израсходованы на военные цели, и постройка оборвалась в самом начале. Та идея здания центрального плана, которую Брунеллески задумал уже в ризнице Сан Лоренцо и в капелле Пацци, проведена здесь в абсолютной чистоте. Согласно проекту, центральная часть церкви представляет собой восьмиугольник, крытый куполом, покоящимся на столбах. Со всех сторон это главное пространство окружено восемью квадратными капеллами, каждая из которых в свою очередь расширена по бокам двумя полукруглыми нишами. Таким образом, здание состоит из ряда самостоятельных, замкнутых пространств, которые соединяются друг с другом по принципу additio вокруг главного пространства, образуя некое высшее органическое единство. Если идея координирования одного пространства из многих ставит церковь Санта Мария дельи Анджели в одну линию с ризницей Сан Лоренцо и капеллой Пацци, то формы, в которых эта идея воплощена, решительно отличаются от всех предшествующих работ Брунеллески. Дело в том, что Брунеллески впервые вводит здесь прием столбовой конструкции. Для того чтобы вполне уяснить себе принципиальное значение этого новаторства, сравним план церкви Санта Мария дельи Анджели с планом капеллы Пацци. В конструкции капеллы Пацци стена играет только пассивную роль: она не более как оболочка пространства, как отвлеченная его граница. Напротив, в конструкции церкви Санта Мария дельи Анджели стена является реальностью, пластической массой, из которой как бы вырезывается пространство; причем треугольные в плане столбы, поддерживающие купол, представляют собой как бы некоторые остатки этой первоначальной пластической массы. Мы имеем здесь дело с очень важным поворотом в художественной концепции Брунеллески. Перед нами совершенно новый принцип пластической обработки архитектурных масс, определяющий все дальнейшее развитие европейской архитектуры. Нет никакого сомнения, что решающий толчок к этому пластическому пониманию архитектуры Брунеллески мог получить только из изучения памятников древнеримского зодчества — например, Пантеона и еще больше так называемой Минервы Медика.