Oltre ai monumenti e ai tanti capolavori artistici, l'Opera di Santa Maria del Fiore custodisce un altro inestimabile tesoro della cultura: l'Archivio storico. La produzione e la raccolta di documenti hanno infatti accompagnato questa prestigiosa istituzione fiorentina fin dai primi tempi della sua storia plurisecolare, facendo del materiale archivistico, che oggi occupa buona parte degli uffici dell'Opera, il più autentico filo conduttore tra le diverse epoche storiche attraversate dal Duomo fiorentino.

La consistenza dell'archivio è notevole: vi si conservano circa 7000 pezzi, tra codici in grande formato, registri, filze e carte sciolte. Il materiale si suddivide in tre grandi sezioni: l'archivio storico dell'Opera del Duomo, l'archivio delle fedi di battesimo di San Giovanni e l'archivio musicale. Di parti consistenti di queste tre sezioni sono disponibili i microfilm, alcuni dei quali, effettuati prima dell'alluvione del 1966, consentono di leggere scritture fortemente compromesse nell'originale.

Dell'archivio fanno parte anche una collezione di disegni e stampe (XVIII-XX sec., con qualche esemplare di epoca anteriore) in attesa di riordino e una fototeca, in fase di inventariazione.

La biblioteca, incentrata prevalentemente su pubblicazioni relative alla storia dell'Opera e dei suoi monumenti, dispone ora di un catalogo online.