Lautaro Martinez blev matchhjälte efter 14 minuter med sitt avgörande 1-0-mål.
Segern var Inters sjunde på de senaste åtta matcherna.
Det här var Fiorentinas femte uddamålsförlust den här säsongen. Det var även Inters femte uddamålsseger.
Fredag 2 februari 20.45 spelar Fiorentina borta mot Lecce. Inter möter Juventus hemma på Giuseppe Meazza söndag 4 februari 20.45.