Sorge sul preesistente oratorio dei Servi di Maria (1235) nato, intorno a un'immagine miracolosa dell'Annunziata, per volontà di sette nobili giovani che qui si diedero a vita monastica rinunciando alla mondanità. Essi fondarono in seguito, ulteriore rinuncia al mondo, il Monastero di Monte Senario, dopo Fiesole. Michelozzo, alla metà del '400, edificò il Primo Chiostro. Il corpo principale della Chiesa, iniziato (1440) da Michelozzo e Pagno Portigiani, fu poi riveduto dall'Alberti, che vi lasciò la poderosa Tribuna visibile dal lato destro. Dalla sobria facciata sulla piazza, ornata dalle armi di papa Leone X de Medici affrescate dal giovane Pontormo, si accede a tre ambienti: a destra la Cappella dei Pucci o di San Sebastiano, a sinistra il Chiostro dei Morti, ampio e affrescato fra gli altri da Andrea del Sarto (Madonna del Sacco), al centro il Primo Chiostro, o Chiostrino dei Voti, totalmente affrescato dai maestri della pittura fiorentina manierista del primo '500: Rosso Fiorentino, Pontormo, Franciabigio e Andrea del Sarto, che dipinse nella Nascita della Vergine il più fedele ritratto di sua moglie Lucrezia del Fede, ahimé infedele, come testimonia il Vasari.

L'interno del monumento, disegnato dall'Alberti ma ricoperto da una fastosa decorazione barocca, consta di una sola navata dall'ampia cupola. Il notevole soffitto barocco lavorato è di P.Giambelli su disegno del Volterrano (sec. XVII). Nelle cappelle laterali sono ospitate molte opere d'arte: affreschi di Andrea del Castagno, un'Assunta delPerugino, una Resurrezione del Bronzino, sculture del Giambologna e, nel transetto, una Deposizione in marmo di Baccio Bandinelli che ha lasciato nel volto di Nicodemo il proprio autoritratto.
Entrando, sulla sinistra, si presenta alla vista un tempietto marmoreo disegnato da Michelozzo (1448-61) in onore dell'affresco dell'Annunciazione, tutt'ora molto venerato ed esposto ai fedeli ogni anno il 25 marzo, giorno dell'Annunciazione (nonché, per molti secoli, giorno del Capodanno fiorentino).

Secondo la leggenda, infatti, l'anonimo artista del '300 che lo eseguì si addormentò dopo aver eseguito l'angelo ma il suo sonno fu angosciato dal timore di non saper dipingere una vergine migliore dell'angelo già da lui dipinto. Al suo risveglio ebbe la sorpresa di trovare l'affresco completato da una mano soprannaturale. Le virtù miracolistiche assegnate al dipinto dalla tradizione popolare fanno sì che le giovani spose si rechino all'Annunziata subito dopo la cerimonia nuziale per offrire alla Madonna del Tempietto il loro mazzolino di fiori. Il viso di Cristo nella reliquia è di Andrea del Sarto. Nelle cappelle della navata sinistra possiamo ammirare, fra le opere già citate, il Padre Eterno con San Girolamo e la Trinità, di Andrea del Castagno, che qui interpreta con rude violenza la lezione prospettica di Masaccio al Carmine.

Dal Chiostro dei Morti si accede alla Cappella di San Luca, protettore dei pittori, in cui giacciono Cellini, Pontormo, Franciabigio, Bartolini ed altri maestri. Nei secoli XVII-XVIII vi si tennero annuali esposizioni di dipinti di artisti contemporanei.