L'interno di Santa Maria Novella è progettato a croce latina secondo lo stile gotico-cistercense venuto dalla Francia ma modificato dagli Ordini mendicanti italiani (Francescani e Domenicani) per meglio predicare alle folle dei fedeli. La pianta quindi è divisa in tre navate (la centrale è lunga 100 metri), senza cappelle laterali ma con un notevole sviluppo absidale ben visibile da piazza Stazione. Come nella francescana Santa Croce, infatti, le cappelle sono disposte ai due estremi del transetto e nella parte absidale, accanto all'altare maggiore. Come nelle chiese cistercensi, invece, l'abside maggiore è quadrata e non semicircolare. Per aumentare la profondità prospettica cara al gusto italiano, i due frati architetti ricorrono poi all'espediente di ridurre le sei arcate delle navate (da 15 a 11,5 metri) via via che si procede verso l'altare, mentre due gradini rialzano il pavimento del coro a partire dalla quarta arcata e aumentano l'effetto "orizzontale". In fondo alla navata destra si apre la Cappella della Pura (dedicata a una immagine miracolosa della Madonna) attraverso cui si esce nel Cimitero di Plaona. In fondo alla navata sinistra si apre la Sacrestia. Chiuso è invece l'accesso ai Chiostri. L'impiantito della Basilica, rifatto a metà Ottocento, era un tempo coperto da ben 174 lastre sepolcrali. La chiesa ha infatti subìto due restauri: il primo ordinato nel 1567 dal granduca Cosimo I e diretto da Giorgio Vasari, il secondo eseguito dall'architetto Enrico Romoli negli anni 1858-60.