Брунеллески Филиппо родился в 1377 году во Флоренции. Филиппе с раннего возраста обучался чтению, письму и счету, а также немного латыни; отец его был нотариусом и думал, что сын займется тем же. С ранних лет он проявлял интерес к рисованию и к живописи и занимался этим очень успешно. Когда отец решил, согласно обычаю, обучать его ремеслу, Филиппе выбрал ювелирное дело, и отец, будучи человеком разумным, с этим согласился. Благодаря своим занятиям живописью Филиппе скоро стал профессионалом в ювелирном ремесле.
В 1398 году Брунеллески вступил в Арте делла сета и стал золотых дел мастером. Однако вступление в цех еще не давало аттестата, он получил его лишь шесть лет спустя, в 1404 году. До этого он проходил практику в мастерской известного ювелира Линардо ди Маттео Дуччи в Пистойе. Филиппо оставался в Пистойе до 1401 года. Когда объявили конкурс на вторые двери флорентийского Баптистерия, он, по-видимому, жил уже во Флоренции, ему исполнилось двадцать четыре года.
Филиппе располагал крупным состоянием, имел дом во Флоренции и земельные владения в ее окрестностях. Он постоянно избирался в правительственные органы Республики, с 1400 по 1405 год - в Совет дель Пололо или Совет дель Коммуне. Затем, после тринадцатилетнего перерыва, с 1418 года он регулярно избирался в Совет дель Дудженто и одновременно в одну из "палат" - дель Пополо или дель Коммуне.
Вся строительная деятельность Брунеллески, как в самом городе, так и за его пределами, проходила по поручению или с одобрения Флорентийской коммуны. По проектам Филиппе и под его руководством была возведена целая система укреплений в завоеванных Республикой городах, на границах подчиненных ей или контролируемых территорий. Крупные фортификационные работы велись в Пистойе, Лукке, Пизе, Ливорно, Римини, Сиене и в окрестностях этих городов. Фактически Брунеллески был главным архитектором Флоренции.
Купол собора Санта-Мария дель Фьоре - наиболее раннее из крупнейших произведений Брунеллески во Флоренции.
Прежде чем приступить к работе, Брунеллески начертил план купола в натуральную величину. Он воспользовался для этого отмелью Арно рядом с Флоренцией. Официальное начало строительных работ было отмечено 7 августа 1420 года торжественным завтраком.
С октября этого года Брунеллески стал получать жалованье, правда, весьма скромное, поскольку считалось, что он осуществляют лишь общее руководство и не обязан бывать на строительной площадке регулярно.
В 1429 году представители флорентийского магистрата направили Брунеллески под Лукку для руководства работами, связанными с осадой города. После осмотра местности Брунеллески предложил проект. Замысел Брунеллески состоял в том, чтобы, возведя систему плотин на реке Серкио и подняв таким способом уровень воды, открыть в нужный момент шлюзы, чтобы вода, хлынув по специальным каналам, затопила всю местность вокруг городских стен, принудив Лукку к сдаче. Проект Брунеллески был реализован, однако потерпел фиаско, вода, хлынув, затопила не осажденный город, а лагерь осаждающих, который пришлось спешно эвакуировать.
Возможно, Брунеллески и не был виноват - Совет Десяти не предъявлял к нему никаких претензий. Однако флорентийцы считали Филиппе виновником провала луккской кампании, они не давали ему прохода на улицах. Брунеллески был в отчаянии.
В сентябре 1431 года он составил завещание, по-видимому, опасаясь за свою жизнь. Существует предположение, что в это время он уехал в Рим, спасаясь от позора и преследований.
В 1434 году он демонстративно отказался платить взнос в цех каменщиков и деревообработчиков. Это был вызов, брошенный художником, осознавшим себя независимой творческой личностью, цеховому принципу организации труда. В результате конфликта Филиппе оказался в долговой тюрьме. Заключение не заставило Брунеллески покориться, и вскоре цех вынужден был уступить: Филиппе освободили по настоянию Опера дель Дуомо, поскольку без него не могли продолжаться строительные работы. Это был своеобразный реванш, взятый Брунеллески после провала при осаде Лукки.
Филиппе считал, что он окружен врагами, завистниками, предателями, старавшимися его обойти, обмануть, обокрасть. Было ли так на самом деле, сказать трудно, но именно так воспринимал свое положение Филиппе, такова была его жизненная позиция.
На настроение Брунеллески, без сомнения, повлиял и поступок его приемного сына - Андреа Лаццаро Кавальканти по прозванию Буджано. Филиппе усыновил его в 1417 году пятилетним ребенком и любил как родного, воспитал, сделал своим учеником, помощником. В 1434 году Буджано убежал из дома, взяв все деньги и драгоценности. Из Флоренции он уехал в Неаполь. Что произошло, не известно, известно только, что Брунеллески заставил его вернуться, простил и сделал своим единственным наследником.
Когда к власти пришел Козимо Медичи, он очень решительно расправился со своими соперниками Альбицци и со всеми, кто их поддерживал. На выборах в Советы в 1432 году Брунеллески впервые был забаллотирован. Он перестал принимать участие в выборах и отказался от политической деятельности.
Еще в 1430 году Брунеллески начал строительство капеллы Пацци, где нашли свое дальнейшее усовершенствование и развитие архитектурные и конструктивные приемы сакристии церкви Сан-Лоренцо.
В 1436 году Брунеллески начал работать над проектом базилики Сан-Спирито. Последней культовой постройкой Брунеллески, в которой наметился синтез всех его новаторских приемов, была оратория (часовня) Санта-Мария дельи Анджели во Флоренции (заложена в 1434 году). Здание это не было закончено.
Во Флоренции сохранился ряд произведений, обнаруживающих если не непосредственное участие Брунеллески, то, во всяком случае, его непосредственное влияние. К ним относятся палаццо Пацци, палаццо Питти и Бадия (аббатство) во Фьезоле.
Ни одно из начатых Филиппе больших строительств не было им закончено, на всех он был занят, всеми руководил одновременно. И не только во Флоренции. Параллельно он строил в Пизе, Пистойе, Прато - в эти города ездил регулярно, иногда несколько раз в год. В Сиене, Лукке, Вольтерре, в Ливорно и его окрестностях, в Сан-Джованни Валь д'Арно он возглавлял фортификационные работы. Брунеллески заседал в различных советах, комиссиях, давал консультации по вопросам, связанным с архитектурой, строительством, инженерным делом; его приглашали в Милан в связи с постройкой собора, спрашивали его совета относительно укрепления Миланского замка. Он ездил в качестве консультанта в Феррару, Римини, Мантую, проводил экспертизу мрамора в Карраре. Брунеллески умер 16 апреля 1449 года. Его похоронили в Санта-Мария дель Фьоре.