В плане здания, который решен в виде обстроенного по периметру большого квадратного двора, обрамленного легкими арочными портиками, использованы приемы, восходящие к архитектуре средневековых жилых зданий и монастырских комплексов с их защищенными от солнца уютными внутренними двориками. Однако у Брунеллески вся система помещений, окружающих центр композиции – внутренний двор, – приобрела более упорядоченный, регулярный характер. Самым важным новым качеством в пространственной композиции здания явился принцип «открытого плана», который включает в себя такие элементы окружения, как уличный проезд, проходной двор, связанные системой входов и лестниц со всеми основными помещениями. Эти особенности получили отражение и в его внешнем облике. Фасад здания, расчлененный на два неравных по высоте этажа, в отличие от средневековых сооружений такого типа, выделяется исключительной простотой форм и ясностью пропорционального строя.

Разработанные в Воспитательном доме тектонические принципы, выражающие своеобразие ордерного мышления Брунеллески, получили дальнейшее развитие в старой сакристии (ризнице) церкви Сан-Лоренцо во Флоренции (1421—1428). Интерьер старой сакристии – первый в архитектуре Возрождения пример центрической пространственной композиции, возрождающей систему купола, который перекрывает квадратное в плане помещение. Внутреннее пространство сакристии отличается большой простотой и четкостью: кубическое по пропорциям помещение перекрыто ребристым куполом на парусах и на четырех подпружных арках, опирающихся на антаблемент пилястр полного коринфского ордера. Более темные по цвету пилястры, архивольты, арки, гурты и ребра купола, а также связующие и обрамляющие элементы (круглые медальоны, наличники окон, ниши) вырисовываются своими четкими очертаниями на светлом фоне оштукатуренных стен. Такое сочетание ордера, арок и сводов с поверхностями несущих стен создает ощущение легкости и прозрачности архитектурных форм.