В 1534 году Микеланджело вернулся в Рим и через два года приступил к созданию своего знаменитого произведения — картины «Страшного суда», законченной им в 1541 году.
Окончив «Страшный суд», Микеланджело достиг вершины славы среди современников. Он забывал обнажить голову перед папой, и папа, по его собственным словам, не замечал этого. Папы и короли сажали его рядом с собой.
В последние годы Микеланджело развивает интенсивнейшую архитектурную деятельность. Он занимается проектом центрального плана церкви Сан-Джованни деи Фьорентини, которая должна была стать памятником его «флорентийской родины» и соперничать с другой стороны Тибра с собором Святого Петра и замком Святого Ангела. Он набрасывает план Капеллы Сфорца в церкви Санта-Мария Маджоре, строит Порта Пиа, придает перспективно-монументальный вид площади Капитолия — этому идеальному центру священного города, берет на себя и по-новому решает вопрос о перестройке собора Святого Петра. Последние два — его основные предприятия в области архитектуры — в значительной мере затрагивают вопросы градостроительства, нового и глубокого истолкования историко-религиозного значения Рима.
Возвышаясь над развалинами древнеримского форума и соседствуя со средневековой церковью Санта-Мария дельи Арачели, капитолийская площадь построена по принципу обратной перспективы, предопределенному тем, что оси боковых палаццо несколько расходятся в стороны. Палаццо же, занимающее третью сторону, получает таким образом обрамление, которое как бы выдвигает его вперед и подчеркивает заполненность пространства, остающегося открытым со стороны входа, обрамленного низкой линией балюстрады, прерываемой в центре лестницей. Неизбежно напрашивается сравнение с библиотекой Лауренциана — перспективно построенным пространством, пластически формируемым его боковыми стенами. Здесь эту роль играют фасады Палаццо деи Консерватори и здания Капитолийских музеев — этих двух мощных тектонических каркасов, в основу структуры которых положен единый ярус пилястр и два горизонтальных карниза. Внизу располагаются глубокая колонная галерея, отделенная от верхнего яруса архитравом, наверху — выступающие вперед обрамления окон. Так достигается контраст между напором, идущим изнутри и обеспечивающим своего рода «сцепление» между массой здания и пространством площади, и постоянным «прорывом» этого пространства внутрь фасада. Художник достигает единства пространства и тектоники благодаря выразительной пластической проработке фасадов и концентрическим узорам разноцветных плит травертина на площади, в центре которой Микеланджело установил античную статую Марка Аврелия.
Работая над строительством собора Святого Петра, Микеланджело обращается к центрической композиции, разработанной Браманте, но стремится к соединению всех частей здания в единый пластический организм, в котором архитектоническая масса как бы дематериализуется и завершается огромным куполом, который собирает воедино и завершает все здание. Какое значение имело для художника это последнее колоссальное предприятие, видно из его писем: он постоянно опасается неудачи, а не закончить здание ему представляется постыдным и унизительным.
Микеланджело стремится создать такой купол, чтобы под ним могли укрыться все христианские народы. Возносимый кверху боковыми апсидами, как бы «столпившимися» вокруг него, купол покоится на барабане с большими окнами, обрамленными спаренными, сильно выступающими вперед колоннами. Над барабаном возвышается купол, который служит одновременно выражением тяжести массы и вместе с тем ее одухотворенности, порыва вверх, подчеркиваемого ребрами.
Творческое вдохновение Микеланджело максимально выразилось в создании купола. Это катарсис драмы никогда не доведенного до конца творения — гробницы Юлия II.