Источником сведений считается его «биография», приписываемая, по традиции, Антонио Манетти, написанная более чем через 30 лет спустя после смерти архитектора.
Филиппо Брунеллески родился во Флоренции в семье нотариуса Брунеллески ди Липпо; мать Филиппо, Джулиана Спини, была в родстве с родовитыми семействами Спини и Альдобрандини. В детстве Филиппо, к которому должна была перейти практика отца, получил гуманистическое воспитание и лучшее по тому времени образование: изучал латинский язык, штудировал античных авторов. Воспитываясь у гуманистов, Брунеллески воспринял идеалы этого круга, тоску по временам «своих предков» римлян, и ненависть ко всему чуждому, к варварам, уничтожившим римскую культуру, в том числе и к «памятникам этих варваров» (и среди них — средневековым постройкам, тесным улицам городов), которые казались ему чуждыми и нехудожественными по сравнению с теми представлениями, которые составили себе гуманисты о величии Древнего Рима.
Отказавшись от карьеры нотариуса, Филиппо с 1392 г. был в учении, вероятно, у золотых дел мастера, а затем проходил практику в качестве ученика у ювелира в Пистойе; учился также рисованию, лепке, гравированию, скульптуре и живописи, во Флоренции изучал промышленные и военные машины, приобрел значительные для того времени познания в математике в учении у Паоло Тосканелли, который, по свидетельству Вазари, обучал его математике. В 1398 году Брунеллески вступил в Арте делла Сета, куда входили золотых дел мастера. В Пистойе молодой Брунеллески работал над серебряными фигурами алтаря Святого Якова — в его работах сильно влияние искусства Джованни Пизано. В работе над скульптурами Брунеллески помогал Донателло (ему было тогда 13 или 14 лет) — с этого времени дружба связала мастеров на всю жизнь.
В 1401 г. Филиппо Брунеллески вернулся во Флоренцию, принял участие в объявленном Арте ди Калимала (цех торговцев тканями) конкурсе на украшение рельефами двух бронзовых врат Флорентийского баптистерия. В конкурсе вместе с ним приняли участие Якопо делла Кверча, Лоренцо Гиберти и ряд других мастеров. Конкурс под председательством 34 судей, на который каждый мастер должен был предоставить исполненный им бронзовый рельеф «Принесение в жертву Исаака», длился год. Конкурс был проигран Брунеллески — рельеф Гиберти превосходил его художественно и технически (он был вылит из одного куска и был на 7 кг легче рельефа Брунеллески). Однако, несмотря на описанное Гиберти в его «Воспоминаниях» единодушие судей в выборе именно его рельефа победителем, скорее всего, некие интриги окружали историю конкурса (Манетти считает, что должен был победить Брунеллески). Несмотря на это работу Брунеллески не уничтожили с творениями других участников, но сохранили (ныне в Национальном музее, Флоренция), видимо, все же отметив её как необыкновенно удачную.
Согласно Манетти, Брунеллески создал несколько статуй из дерева и бронзы. Среди них — статую Марии Магдалины, сгоревшую в Санто-Спирито во время пожара 1471 г. Около 1409 г. (между 1410-ми и 1430-ми гг.) Брунеллески создал деревянное «Распятие» в церкви Санта-Мария-Новелла, по свидетельству его биографов — вступив в дружеский спор с Донателло.
Задетый тем, что проиграл конкурс, Брунеллески покинул Флоренцию и отправился в Рим, где, возможно, решил в совершенстве изучить античную скульптуру (некоторые ученые отодвигают дату путешествия, некоторые вообще считают его плодом фантазии биографа, некоторые — что таких путешествий было несколько и они были недолгими). Во время пребывания Филиппо в Риме с ним почти неизменно был Донателло. В Вечном Городе они прожили несколько лет, а поскольку оба были превосходными золотых дел мастерами, то зарабатывали на жизнь этим ремеслом и все заработанное тратили на организацию раскопок античных руин. В свободное же время он целиком отдавался изучению римских развалин, и влияние римских впечатлений можно отметить в творчестве обоих мастеров.
В Риме молодой Брунеллески обратился от пластики к строительному искусству, начав тщательно измерять сохранившиеся развалины, зарисовывать планы целых построек и планы отдельных частей, капителей и карнизов, проекции, виды зданий и все их детали. Он должен был раскапывать засыпанные части и фундаменты, должен был дома составлять эти планы в единое целое, восстанавливать то, что было не в полной сохранности. Так он проникся духом античности, работая подобно современному археологу с рулеткой, лопатой и карандашом, научился различать виды и устройство античных построек и создал в папках со своими этюдами первую историю римской архитектуры» (П. Франкль).
Брунеллески желал сделать восприятие реконструированных им терм и театров более наглядным и попытался создать из своих планов геометрически-перспективные картины для определенной точки зрения. В этих поисках впервые была открыта (или вновь открыта), согласно традиции, восходящей ко 2-й половине XV в., прямая перспектива.
Во Флоренции, куда он время от времени, видимо, возвращался из Рима, он расставил на улице такие сконструированные перспективы (доски с изображением Баптистерия и Собора, вида Пьяцца Синьория), силуэты которых он вырезал и которые с определенной точки зрения сливались с изображенным зданием (например, с Баптистерием). За изучение перспективы взялись лучшие мастера Флоренции — Л. Гиберти (в его рельефах для Дверей Баптистерия) и Мазаччо (в своей фреске «Троица» в церкви Санта-Мария-Новелла, перспективу которой, скорее всего, разработал Брунеллески), немедленно внедрившие этот обретенный опыт познания реального мира в свои произведения.
В 1419 году цех Арте делла Сета поручил Брунеллески постройку Воспитательного дома для младенцев, оставшихся без родителей (Оспедале дельи Инноченти — Приют невинных, действовал до 1875 г.), ставшего фактически первой постройкой эпохи Возрождения в Италии.
Воспитательный дом организован просто: аркады его лоджии раскрыты в сторону Пьяцца Сантиссима Аннунциата — здание фактически является её ажурной «стеной». Все архитектурные элементы ясно читаются, масштаб постройки не превышает человеческую меру, но согласован с ней. Открытая лестница в 9 ступеней ведет во всю ширину здания к нижнему этажу, раскинувшемуся галереей из 9 полуциркульных арок, которые покоятся на высоких колоннах композитного ордера. От капителей к задней стене галереи перекинуты подпружные арки, которые подхватываются консолями, украшенными капителями. По углам ряд колонн имеет по пилястре, над каждой из них покоится архитрав, который тянется над всеми арками. Между арками и архитравом которых укреплены майоликовые медальоны работы Делла Роббиа с изображением спеленатых младенцев (своей простой окраской — синим и белым — они делают ритм колонн мернее, спокойнее). Прямоугольный формат окон, их рамы и фронтоны окон скопированы Брунеллески с римских образцов, так же, как и колонны, архивольты арок, пилястры и профиль карниза. Но античные формы трактованы необычайно свободно, вся композиция оригинальна и вовсе не может быть названа копией античных образцов. Благодаря какому-то особому чувству меры, Брунеллески в контексте всей архитектуры Возрождения кажется самым «греческим», а не римским мастером, при том что ни одной греческой постройки он видеть не мог.
В то время как строился Воспитательный дом, Брунеллески в 1420 году начал работу над Старой сакристией базилики Сан-Лоренцо (основана в 390 г., перестраивалась), и впервые создал ставшую образцовой для Ренессанса ясную и гармоничную центрическую композицию (окончена в 1428 г.). Средства на строительство выделили Медичи — здесь были погребены представители их семьи.
Сакристия Сан-Лоренцо — просторное (ок. 11 м ширины) квадратное помещение, перекрытое куполом. С восточной стороны стена открывается в сторону алтаря, квадратного и тоже перекрытого куполом — маленькое низкое помещение, таким образом, подчинено большому, высокому; каждое четко воспринимается в отдельности, изолированно, в чём выразилась основная черта художественной задачи Брунеллески — стремление к ясности. Ребра и углы стен обоих помещений отмечены коринфскими пилястрами, поддерживающими антаблемент — ордер подчеркивает всю структуру помещения и ясно фиксирует восприятие пространства. На стены, над которыми поднимается купол, наложены декоративные арки, над антаблементом в люнетах помещены полуциркульные окна. Паруса, люнеты, двери и участки над ними украшены рельефами, которые выполнил Донателло. Все тектонические сочленения — ордер, наличники окон, ребра сводов — сделаны из темного камня и выделяются на нейтральных нарядных белых стенах.
Когда Брунеллески взял на себя перестройку церкви Сан-Лоренцо, стены её алтаря уже высились, сакристия строилась, а с другой стороны находились остатки старой церкви Сан-Лоренцо, которые ещё не были сломаны. Эта раннехристианская базилика и определила форму новой церкви. Раннехристианская архитектура не считалась варварской, её античные колонны относились ещё к «хорошему стилю». Таким образом, путь к ренессансной — возрожденной античной — архитектуре в значительной мере шёл через воспоминание о временах раннего христианства и его архитектуре.
Боковые нефы базилики — не сквозные, как это было традиционно, а образованы цепью одинаковых квадратных помещений, перекрытых сводами. Античные по пропорциям, силуэту и рисунку капителей колонны легко несут тяжесть, через них перекинуты арки, все пространство расчленено с математической ясностью — избегнуто все давящее, все разъединяющее. Простая орнаментика, частично античная, частично следующая флорентийской традиции, частично — изобретенная самим Брунеллески, вносит отпечаток легкости, гармоничность, и все настроение этого церковного здания — настроение неомраченной жизнерадостности, наивной радости бытия.
Вскоре после приезда во Флоренцию Брунеллески увлекся сложной инженерной задачей — возведением купола над кафедральным собором города (1420—1436 гг.), его сооружение началось почти одновременно с постройкой Сан Лоренцо. Идея купола — восьмигранного стрельчатого свода — готическая, и была уже намечена строителем собора Арнольфо ди Камбио, кампанилу собора строил, как обычно считается, великий Джотто. Сложность самой постройки заключалась не только в возведении купола, но и в сооружении специальных приспособлений, которые позволили бы работать на большой высоте, что казалось тогда невозможным. Совету города Брунеллески предложил сделать легкий 8-гранный купол из камня и кирпича, который собирался бы из граней-«долей» и скреплялся вверху архитектурным фонарем, кроме того, он вызвался создать целый ряд машин для подъема наверх и работы на высоте. В конце 1418 г. четыре каменщика изготовили модель в масштабе 1:12, которая демонстрировала проект купола и инновационный способ его возведения без сплошной опалубки. Восьмигранный купол диаметром 42 м был построен без опирающихся на землю лесов; он состоит из двух оболочек, связанных 24 ребрами и 6 горизонтальными кольцами. Возвышаясь над городом, купол, с его устремленностью ввысь и гибким упругим контуром, определил характерный силуэт Флоренции, и самими современниками он мыслился символом новой эпохи — Возрождения. Славе архитектора и города способствовало и то, что купол освятил сам папа Евгений IV.
В 1425 году партия гвельфов поручила Брунеллески закончить строительство начатого ещё в 1418 году Палаццо ди Парте Гвельфа (дворец гвельфов Флоренции), но по политическим причинам стройка вскоре остановилась.
В 1429 году по заказу богатого флорентийского семейства Пацци Брунеллески начал строительство капеллы Пацци во дворе церкви Санта-Кроче. Перед фасадом капеллы Брунеллески устроил простой открытый 6-колонный портик с аркой посередине, видимо, желая повторить мотив древнеримской триумфальной арки. Сам фасад никогда не был окончен — неудача заговора Пацци против Медичи решила в 1478 году его участь. Внутренняя часть капеллы была готова лишь в 1443 году, когда строился палаццо Питти. Ядро капеллы повторяет ризницу Сан-Лоренцо и расширяется по сторонам двумя помещениями. Маленький сферический купол без фонаря, перекрывающий пространство капеллы, по сути, является первым куполом Ренессанса, тогда как купол Санта-Мария дель Фьоре фактически построен с использованием готических приемов.
Контраст темной, красочной тектонической конструкции и светлой белой плоскости стены, легкость конструкции, цветные терракотовые рельефы работы Луки делла Роббиа производят то же радостное впечатление гармонии и возвышенной простоты, что и в более ранних зданиях Брунеллески.
В 1434 году Брунеллески начал строить ораторий делла Сколари альи Анджели, примыкавший к флорентийской церкви Санта-Мария дельи Анджели, принадлежавшей конвенту Ордена камальдолезцев. Он должен был строиться на деньги, оставленные по обету завещанием знаменитого кондотьера Пиппо Спано. Богословскую программу капеллы разрабатывал А. Траверсари — ему принадлежит идея разместить в этом здании Греко-латинскую Академию (впоследствии Козимо предлагавший закончить строительство на свои средства, собирался устроить здесь Академию рисунка). Число овальных капелл, идущих по кругу, начиная от входа, должно было, согласно этой концепции, видимо, символизировать Семь свободных искусств.
Фасад оратория Брунеллески вывел во двор монастыря, т. к. по уставу монахи не могли общаться с миром. В плане ораторий — 8-угольное, перекрытое куполом здание с восемью квадратными боковыми помещениями, каждое из которых увеличено полукруглыми нишами таким образом, что каждые две ниши соприкасаются между собой. Снаружи церковь выглядит как 16-угольник с нишами на 8 сторонах. К 1437 году Брунеллески успел возвести стены на высоту 4,5 метров, доведя их до капителей пилястр интерьера. Несмотря на то, что и впоследствии храм был закончен, именно в этом памятнике было положено начало долгой истории поисков и экспериментов, приведших к осуществлению великой мечты Возрождения — строительству подлинного центрического здания, перекрытого настоящим куполом, соперничающего с римским зодчеством и утверждающего возрождение человека уже в лоне христианства — собору Святого Петра в Риме.
Базилика Санто-Спирито (Святого Духа) лишь незначительно отличается от Сан-Лоренцо: наружные капеллы являются здесь нишами полукруглой формы.
Брунеллески дожил только до закладки фундамента этой постройки. Лишь 8 лет спустя после его смерти была водружена первая колонна; детали, профили, украшения выполняли подчиненные строители, и их сухие формы лишь в самых общих чертах соответствуют замыслу самого мастера.
В 1440 году, в зените славы, Брунеллески получил заказ на постройку палаццо Питти. Лука Питти, разбогатевший купец, желавший политически и экономически разорить Медичи и фактически уже, казалось, побеждавший, потерял, в конце концов, всякое значение благодаря дипломатической ловкости Медичи и своей бесхарактерности. Его дворец должен был служить памятником его победы над Медичи и Флоренцией и должен был быть таким большим, что на его дворе можно было поместить самый большой дворец Флоренции. Двор остался открытым сзади, и получил фасад лишь столетие спустя (1558 г., архитектор Б. Амманати); и хотя дворец в целом и был, в конце концов, закончен, но совсем иначе, чем задумал его Питти, кроме того передний фасад был значительно удлинен в течение последующих столетий, так что первоначальное впечатление сильно изменилось.
Только средние 7 пролетов относятся к первоначальному зданию. Это было строение без подчеркнутой середины, без подчеркнутых углов, силуэт которого не имел уступов, — просто призматическая глыба. Над нижними этажами поднимались два одинаковых верхних этажа, все — огромных размеров (каждый высотой 12 м). Отделка всего фасада — грубым рустом, отдельные четырёхугольные камни — подавляющей тяжести. Чем сильнее чувствуется напряжение, тем больше чувствуется также, что мастер господствовал над материалом.
На последние годы жизни мастера падает постройка Палаццо Пацци-Кваратези (закончена после его смерти) во Флоренции. Нижний этаж обработан рустом, верхние этажи оштукатурены.
Только в 1972 году стало известно, что похоронен Брунеллески в соборе Санта-Репарата (IV—V вв., во Флоренции) в предыдущем храме, на останках которого и был возведён кафедральный собор Санта-Мария-дель-Фьоре (Santa Maria del Fiore).
Как пишет Вазари «…16 апреля, ушёл в лучшую жизнь после многих трудов, положенных им на создание тех произведений, которыми он заслужил славное имя на земле и обитель упокоения…»
В честь Брунеллески назван кратер на Меркурии.
Завершенный к 1436 г., строился купол 15 лет, с использованием новых, придуманных Брунеллески инструментов, и без возведения лесов, скорее всего, в целях экономии.
Сам собор тоже возводился невероятно долго (проект 1296 г. Арнольфо ди Камбио, далее Джотто, Андреа Пизано и Симоне Таленти). Только к 1380 г. здание подвели под купол и флорентийцы объявили конкурс на завершение строительства, но долгожданная постройка несколько отличалась от первоначально задуманного проекта, и диаметр основания будущего купола составил 42 м, такую задачу решить никто не взялся. Только через 40 лет Брунеллески предстояло решить проблему перекрытия собора. Идея перекрытия такого пролета была уже к 1417 г., но только в 1420 г. зодчему дали разрешение на строительство.
Конструкция представляет собой легкий пустотелый купол с двойной оболочкой, и каркасом из 8 основных ребер и 16 вспомогательных, опоясанных кольцами, позднее был добавлен световой беломраморный фонарь, который и сделал этот собор самым высоким в городе.
25 марта 1436 года собор был освящен Евгением IV, папой римским.
Брунеллески разработал проект первого детского приюта в Европе, который открылся в 1444 г. (название дал библейский сюжет «Избиение младенцев» по приказу царя Ирода) на небольшой площади Сантиссима-Аннунциата (итал. Piazza della Santissima Annunziata). Двухэтажный фасад и выходящая на площадь 9 арками лоджия уже полностью отрицает готическое стремление ввысь. Позже лоджия была декорирована медальонами из глазурованной терракоты между архивольтами арок, созданными в мастерской Луки делла Робиа, вероятно Андреа делла Робиа в 1463—1466 гг., изображающими спеленутых детей; также в левом крыле этой лоджии находится специальная ниша (rota), где люди могли анонимно оставить подкидыша.
По представлению Брунеллески настоящий ренессансный дворец должен был выглядеть так: трёхэтажный, квадратный в плане объём здания, с кладкой из флорентийского тесаного камня (добываемого непосредственно на месте, где сейчас находятся сады Боболи, позади дворца), с 3-мя огромными входными дверями на первом этаже. Два верхних этажа прорезаны 7 окнами, расположенными по каждой стороне и объединёнными линией балконов, проходящими по всей длине фасада.
Мощный, выложенный из грубо отёсанных блоков этот дворец был в 1558—1570 гг. перестроен и расширен архитектором