Già nei secoli precedenti al Quattrocento si era tentato a più riprese di rappresentare in modo efficace lo spazio. Giotto, per esempio, aveva cercato di rendere la diversa distanza di figure o oggetti rispetto a chi guarda la scena, dipingendo la figura o l’oggetto in questione tanto più piccolo quanto più era lontano. Allo stesso modo nel Trecento si era cercato di raffigurare correttamente i lati visibili di un oggetto, come le pareti laterali di un edificio o di un ambiente interno. Tutti questi tentativi, più o meno riusciti, erano frutto di intuizione più che di calcolo.
La grande novità introdotta da Brunelleschi verso il 1416 si basa sulla possibilità di disegnare un'immagine tridimensionale su un piano (un foglio o, nel caso di Brunelleschi, una tavoletta di legno) partendo dalla definizione di un punto di vista (quello appunto di chi guarda e disegna) e di un punto di fuga, posto sulla linea dell'orizzonte, nel quale convergono tutte le linee di profondità o "prospettiche". Su questo tracciato di linee - da cui "prospettiva lineare" - convergenti si disegnano gli oggetti, le figure, gli ambienti. Brunelleschi realizza in questo modo due celebri tavolette, una con il Battistero e una con piazza della Signoria (entrambe perdute). La sua invenzione, che consente di rappresentare illusionisticamente un ambiente a tre dimensioni su un piano a due sole dimensioni basandosi su princìpi geometrici, viene subito adottata da altri artisti, come Perugino, Masaccio, Paolo Uccello e Piero della Francesca, e divulgata dall'amico architetto e teorico Leon Battista Alberti.