Voluta dai Padri Domenicani di Santa Maria Novella, risale al 1304 e ancora si conserva la bolla che autorizzò la costruzione redatta a Firenze da Niccolò Albertini, vescovo di Ostia e Velletri e Legato pontificio.

Sulla parete sinistra si trova Madonna in trono col Bambino e Santi di Fra Paolino da Pistoia, opera datata 1518 e restaurata alla fine del XX secolo; il primo altare di sinistra venne fatto costruire nel 1624 dalla famiglia Bambagini e contiene la Madonna del Rosario di Jacopo Vignali. Il secondo altare di sinistra fu costruito da Camillo Borromeo nel 1643 e ospita la tela attribuita a Francesco Furini raffigurante l'Estasi di San Carlo Borromeo, anche se parte della critica tende ad attribuire quest'opera a Ludovico Cardi detto Il Cigoli.

La cappella maggiore è caratterizzata da un arco trionfale a sesto acuto e in origine doveva essere affrescata su ogni lato, come dimostrerebbero alcune tracce di affreschi lì rinvenuti. Al centro del presbiterio sorge l'altare maggiore realizzato in pietra serena nel XVII secolo; sono qui collocate una serie di opere che in origine non erano state realizzate per questa chiesa: al centro Madonna con Bambino opera di Ugolino di Nerio, sopra le porte della sacrestia sono collocati San Francesco e San Pietro resti di un polittico ora smembrato e perduto sempre di Ugolino di Nerio; a fianco di queste opere due tele seicentesche raffiguranti San Tommaso d'Aquino e San Lorenzo opera di Rutilio Manetti.

Il secondo altare di destra ospita un Crocifisso ligneo attribuito alla scuola di Donatello, proveniente dal vicino convento La Croce e qui posto nel 1810. A destra di questa cappella è collocata l'opera forse di maggior pregio della chiesa: si tratta del Pulpito realizzato nei primi decenni del XIV secolo da Giovanni di Balduccio e commissionato dalla famiglia Bonaccorsi.

Nel primo altare di destra commissionato anche questo nel 1624 dai Bambagini è collocata la Circoncisione di Gesù opera di Jacopo Vignali. A destra di questa cappella l'altra opera di maggior pregio della chiesa: il Crocifisso di Simone Martini; quest'opera presumibilmente venne dipinta prima del 1321 quando si ha notizia di un pagamento al pittore per un Crocifisso realizzato per la Cappella dei Nove nel Palazzo pubblico di Siena e molti critici riconoscono in questo crocifisso quell'opera anche se non si sa come sia arrivata qui. La croce è integra ad eccezione della base segata per essere collocata in qualche posto nella chiesa mentre le figure laterali dei dolenti sono state realizzate da qualche allievo.