Curzio Malaparte escribió "miro por la ventana, y asomándome un poco hacia un lado, veo el frente de mármol del Duomo con rayas blancas y verdes, el Púlpito de Michelozzo y Donatello, colgado como un nido en la esquina de la fachada y el hermoso campanario que sirvió de modelo para el campanario de Giotto".
Así el escritor describe, desde una perspectiva única, los elementos más interesantes del Duomo de Prato: la fachada, el púlpito exterior, el campanario y el amplio uso de ese mármol verde de Prato, la piedra típica de la Montaña Ferrato, utilizada en los grandes edificios románicos y góticos de la Edad Media.
El primer documento que atestigua la existencia del edificio religioso es del año 994; con posterioridad, el Duomo se desarrolló junto con la ciudad, ampliándose en el siglo XII y posteriormente en el siglo XIII, con la intervención del maestro Guidetto, marmolista del Duomo de Lucca.
El campanario, diseñado por Guidetto, fue construido en el siglo XIII, mientras que en el siglo XIV se construyó la Capilla de la Sacra Cintola, que conserva la reliquia que la Madonna entregó a Santo Tommaso en el momento de su Asunción al cielo: símbolo de la autonomía de la ciudad, el "sagrado cíngulo" se muestra a los fieles una vez al año según un ritual regulado por los Estatutos de la Ciudad y conservado en el altar rematado por una estatua de mármol de Giovanni Pisano.
En el 1386 se inició la construcción de la fachada actual, superpuesta a la más antigua dejando un hueco entre ambas para crear un corredor de acceso al púlpito exterior, obra de Donatello y Michelozzo.
Entre las obras más relevantes se encuentran el Crucifijo de madera de Giovanni Pisano, un candelabro de bronce de siete brazos de Maso di Bartolomeo y el gran crucero que conserva algunos ciclos importantes de frescos, entre ellos las Escenas de la Vida de la Madonna y de Santo Stefano de Paolo Uccello y las Escenas de la Vida de Santo Stefano y de San Giovanni Battista de Filippo Lippi – entre las obras más importantes del Renacimiento, conocida por la espléndida "Danza de Salomé", ambientado en un suntuoso banquete renacentista.