El siglo XV se abre a Florencia con la obra de dos artistas de muy diferente 
significación: Fra Angélico (1387- 1455) y Masaccio (1401- 1428). El primero, fraile dominico desde muy joven, educado con Lorenzo Monaco, notable pintor de la tradición del gótico internacional, representa una continuidad del espíritu religioso medieval que se reviste a partir de 1430, de las formas nuevas, con un uso sobrio de la perspectiva, de los elementos decorativos y arquitectónicos del repertorio clásico, de la luz y de la anatomía. Su obra florentina, conservada en el Convento de San Marcos de donde fue monje, expresa la religiosidad más pura y el idealismo más absoluto.
Sus frescos en la Capilla del Papa Nicolás en el Vaticano, obra de su vejez, constituyen, sin embargo, un complejo narrativo rebosante de variedad y sabiduría nueva, más rica intelectualmente y vestida de formas de más maduro contenido renacentista.
Masaccio, muerto en plena juventud, es el creador de una sensibilidad poderosa y monumental, totalmente desligada de todo recuerdo de la sensibilidad del gótico y entroncado directamente con la grandiosidad escultórica de Giotto, con gravedad expresiva, donde lo psicológico constituye preocupación fundamental. Discípulo de Masolino, que del ambiente gótico deriva hacia una mayor preocupación espacial, Masaccio representa la afirmación del nuevo estilo, como Brunelleschi o Donatello lo representan en la arquitectura y en la escultura. Su obra más representativa son los frescos de la Capilla Branacci en la iglesia del Carmen de Florencia, iniciados por su maestro y concluidos, muchos años más tarde, por Filipino Lippi. En ellos, la sensación de espacio y atmósfera se halla absolutamente conseguida, junto a la expresión de las pasiones del alma (el dolor desesperado de Adán y Eva, la tensión espectativa de los apóstoles en torno a Cristo, etc) y la solemnidad formal, casi sobrehumana, de su San Pedro entronizado.
La dirección fundamentalmente investigadora, que funde arte y ciencia de las matemática, la geometría y la perspectiva, produce en Florencia sus máximos representantes con Paolo Ucello (1396- 1475) obsesionado por la representación del espacio y los escorzos (cuadros de batallas) y Andrea del Castagno (1390- 1457) obsesionado también por la fuerza y la expresión, que crea figuras de una monumentalidad dura y escultórica, en contacto evidente con el estilo de Donatello (frescos reunidos en el Cenáculo de Santa Apolonia, con pinturas de hombres célebres).
Piero della Francesca (1416- 1492) es sin duda la cumbre de esta dirección, consiguiendo armonizar, de modo sublime, lo científico y la claridad intelectual (escribió un tratado, De perspectiva pingendi, e inspiró el de Divina Proporción, de Luca Paccioli, monje discípulo suyo), con una intuición de la belleza de las formas y del uso de la luz como elemento expresivo y simbólico (la perfección de lo creado por Dios). Su obra maestra son los frescos de San Francisco de Arezzo, con la historia de la Santa Cruz, de una claridad de composición y una luminosidad colorística admirables.
Algo más viejo, Fra Filippo Lippi, discípulo de Masaccio, introduce en su pintura religiosa un elemento de vivacidad y alegría humana, de gracia sonriente y afición a lo anecdótico, que anticipa actitudes de la segunda mitad del siglo.
La segunda generación florentina.
A partir de 1460, la pintura florentina adquiere un carácter de suntuoso refinamiento y de sorprendente vivacidad e interés por los aspectos concretos de la vida. Los contactos con la pintura flamenca, a través del activo comercio y la presencia de banqueros, introduce un gusto en cierto modo burgués por lo concreto, aunque interpretado siempre con la mayor dignidad clásica y en unos fondos en los que la evocación del mundo clásico está siempre presente. Benozzo Gozzoli (1498) discípulo de Fra Angélico, es pintor al fresco con amplio sentido narrativo y alegre (Cabalgata de los Reyes, Palacio Ricardi). Domenico Ghirlandaio (1494), es quizá quien mejor representa el gusto doméstico, conforme con la realidad circundante de la burguesía acomodada florentina, cuyos tipos, trajes, ambientes y costumbres reproduce en sus escenas religiosas, que se convierten casi en cuadros de género.
Alejandro Botticceli (1445- 1510) es la personalidad más famosa de este ambiente. Dibujante exquisito, refinado y nervioso, protegido por Lorenzo el Magnífico, es el creador de unas maravillosas composiciones mitológicas (Nacimiento de Venus, La Primavera), de líneas ondulantes y contornos precisos. Como pintor religioso expresa siempre una cierta melancolía, que en sus últimos años, impresionado por las predicaciones de Savanarola, se convierte en dramático impresionismo. Su discípulo, Filipino Lippi, hijo de Fra Filippo, que tuvo gusto siempre por los tipos alargados, delicados y frágiles, crea composiciones de nervioso trazo, imaginativas y llenas de fantasía caprichosa.
Otros artistas, como los hermanos Pollaiuolo, Andrea del Verrochio y Piero de Cosimo, representan el lado experimental y estudioso, que desemboca en la personalidad de Leonardo da Vinci, discípulo de Verrochio y educado en este ambiente.