Negli ultimi anni della sua vita, Giotto svolse anche opera di architetto. All'artista si deve il progetto, in seguito modificato, e la fondazione del campanile del duomo di Firenze. La tradizione gli attribuisce anche il disegno delle formelle che per lo stesso campanile scolpì Andrea Pisano.
Il Campanile "articola in un idioma moderno l’immagine della ricca e popolosa città mercantile del primo Trecento" (VERDON, 1994, p.26).
Quando nel 1334 si cominciò a fondare il campanile nuovo, l’intenzione dei cittadini era chiarissima: Firenze voleva un nuovo monumento proporzionato alle sue nuove dimensioni, un monumento vistoso soprattutto.
Altre città toscane avevano già costruito torri campanarie monumentali: a Pisa, la torre di Bonanno, iniziata nel 1173 ma lasciata incompiuta a causa della sua pendenza, era stata ripresa nel 1275. Il campanile del Duomo di Siena risale allo stesso periodo, più o meno. Nella decisione di costruire una maestosa e modernissima torre campanaria c‘era indubbiamente il riflesso dell’antica rivalità con Siena e Pisa.
Agli occhi dei fiorentini del Trecento, il Campanile fu l’opera assoluta dell’architettura moderna. Timothy Verdon nel suo saggio intitolato "Turris Davidica": Il campanile e l’immagine di Firenze scrive a questo proposito: "L’immagine più gagliarda di questa Firenze vittoriosa ma dolce infatti è un poema in marmo bianco di Carrara, rosso di San Giusto a Monte Rantali e verde del Monte Ferrato (i colori della Parte Guelfa, i colori in cui Dante aveva immaginato Beatrice)" (VERDON, 1994, p,18).
Il disegno seguente riproduce le piante e i rilievi del Campanile:
(VERDON, 1994, p.75)
Il campanile fu realizzato con fondi per la maggior parte provenienti dal Comune, tra il 1333 e il 1359. È alto quasi 85 metri, largo alla base 14.5 metri, ingentilito da un rivestimento unico al mondo per la ricchezza dei materiali e per l’elaborazione degli elementi decorativi.
Il progetto originale giottesco fu modificato in seguito alla morte del maestro nel 1337, prima sotto Andrea Pisano e poi sotto Francesco Talenti.
Un grande disegno colorato su pergamena (h. cm. 209), pubblicato nel 1858 dal Nardini e oggi al Museo dell’Opera della Metropolitana di Siena, ci permette di immaginare la forma voluta da Giotto per il Campanile.
L’insistente verticalismo dell’elemento culminante nel disegno ha un forte sapore nordico. La competizione con Siena imponeva quasi ai fiorentini un’opera nello stile moderno gotico, per sorpassare l’alta fronte della cattedrale senese.
L’idea di Giotto era creare non tanto una "torre" quanto una struttura classica molto alta, in cui l’enfasi verticale predominante fosse tuttavia equilibrata con quella orizzontale (VERDON, 1994, p.34).
Questo desiderio di equilibrio classico venne tradito dal maestro che seguì Giotto come capomaestro, Andrea Pisano, che già tra il 1330 e il 1336 aveva eseguito le porte di bronzo del Battistero.