Il Battistero di San Giovanni Battista, affiancato da un’imponente scalinata che conduce al livello della piazza del Duomo, è stata costruito al di sotto della Cattedrale, per opera forse di Camaino di Crescentino, capomastro a partire dal 1299. Si orna di una facciata marmorea, incompiuta, che sovrasta lo spettatore, data l’esiguità dello spazio della piazza antistante. Tale imponente prospetto non scherma soltanto il Battistero, ma anche il coro del Duomo “vecchio” ingrandito, di cui si scorge l’enorme occhio che ospitava la vetrata di Duccio di Buoninsegna, oggi sostituita da una copia (2007). La vetrata originale si conserva oggi nella Galleria delle Statue del Museo dell’Opera.
Il 23 agosto 1339 il Consiglio generale della Campana sanciva la deliberazione di ampliamento della Cattedrale senese. La chiesa esistente sarebbe divenuta il transetto del nuovo Duomo, le cui navate avrebbero dovuto svilupparsi nell’attuale piazza Jacopo della Quercia. In realtà, fin dal 1 maggio 1317, si erano iniziati i lavori del prolungamento verso est (Vallepiatta) e si era dato inizio all’edificazione della facciata del Battistero. Nel giugno 1325, quando le volte furono serrate, il corpo del San Giovanni era ormai portato a compimento, così come il rivestimento marmoreo e le sculture della zona dei portali. Dopo il 1348, i lavori per la costruzione del cosiddetto 'Duomo nuovo', sia per la recessione economica provocata dalla peste nera sia per i problemi di statica verificatisi in alcune parti già edificate, subirono un forte rallentamento fino alla sospensione definitiva.
Durante l’ampliamento della Cattedrale, nel periodo in cui fu nominato capomastro dell’Opera di Santa Maria, lo scultore Giovanni d’Agostino, dal 1340 fino al 1348, si continuò ad operare presso la facciata del Battistero. All'attività degli anni Quaranta di Giovanni d’Agostino, si fanno risalire i rilievi inseriti nelle ghimberghe delle finestre del San Giovanni, raffiguranti Cristo benedicente, Sant’Apollonia e un profeta, attualmente sostituiti da copie. Allo stesso artista appartengono anche i busti che decorano le ghimberghe delle finestre dei fianchi del Battistero (due nella fiancata sinistra, uno nella destra, di cui sono visibili le copie). Ancora nella facciata, in alto, nei pennacchi delle arcatelle di coronamento, sono inserite otto teste umane, virili e muliebri, di notevole espressionismo e originalità, eseguite fra gli anni Cinquanta e Sessanta del Trecento, prima del 1365, quando i lavori del prospetto furono abbandonati. È stato proposto che siano state realizzate dal fratello di Giovanni d’Agostino, anch’egli scultore e architetto, Domenico d’Agostino, subentrato nella carica di capomastro della fabbrica del Duomo di Siena alla morte del fratello.
Sul pavimento del sagrato, dinanzi ai tre portali, si possono ammirare le tarsie realizzate con la tecnica del commesso marmoreo e del graffito, utilizzata per il pavimento della Cattedrale, raffiguranti la Nascita, il Battesimo e la Cresima. L’iconografia suggerisce la funzione del sacro luogo, che ospita il fonte battesimale.