למשך מספר שנים אחרי 1503, הקרבות המשמעותיים היחידים באיטליה היו בין פירנצה לפיזה, וונציה נזהרה מיצירת סכסוכים מזוינים באזור. אולם, ב-1507 החלו להיאסף בגבולה הצפוני של הרפובליקה חיילים גרמאנים, כהכנה למסעו המתוכנן של מקסימיליאן הראשון, קיסר האימפריה הרומית הקדושה לרומא. הכוננות בצבאה של ונציה עלתה, ובמאי 1507 אושרה הגדלה של צבאות שכירי החרב ב-25%, במטרה לגייס עוד 10,000 איש תוך חודש. בסתיו החלו צבאות האפיפיור לחדור לרומאניה ואילו הגרמנים התרכזו בטרנטו. כוחות ונציאניים שנאספו על הדרך הראשית מאוסטריה לדרום גרמו לגרמאנים לשנות את נתיבם מזרחה, אבל כוח נוסף של 2,500 חיילים ונציאניים, בפיקודו של ברתולומאו ד'אלוויאנו (Bartolomeo d'Alviano), איגף אותם בהרים וניתק את הגרמאנים מבסיסם. הם תקפו את הגרמאנים בעמק ליד פייבה די קאדורה (Pieve di Cadore) והכו אותם שוק על ירך. התבוסה מנעה ממקסימיליאן מלהגן על עריו בגבולה המזרחי של ונציה ובפריולי, והרפובליקה כבשה תוך זמן קצר את פורדנונה (Pordenone), גוריציה, טריאסטה ופיומה (רייקה). ב-5 ביוני 1508 חתמו הצדדים על שביתת נשק.
הניצחון על הגרמאנים היה מהגדולים שידעה הרפובליקה מזה שנים רבות. הוא חיזק את ביטחונם העצמי של הוונציאנים, אך אלה קנו להם אויב חדש - הקיסר, ונוצר מצב שבו כל שכנותיה של ונציה היו אויבות לה. לאחר הכרעת הגרמאנים החזיקה ונציה בצבא יבשה גדול ומנוסה שכלל בין היתר 8,000 אבירים עוטי שריון וכוחות רגלים נאמנים. צבא זה היה חזק דיו לעמוד מול כל אחת מיריבותיה של הרפובליקה, בנפרד, אך ב-15 בדצמבר 1508 חתמו יריבותיה של ונציה על הסכם ליגת קמבריי (League of Cambrai) ויצרו קואליציה חזקה כנגדה.
באופן רשמי הייתה ליגת קמבריי הסכם בין לואי ה-12 לקיסר מקסימיליאן ליצור ליגה שמטרתה העיקרית היא יציאה למסע צלב נגד הטורקים, אבל היה בה סעיף שקבע כי הצדדים יאחדו כוחות יחד עם האפיפיור ומלך ספרד, כנגד רפובליקת ונציה. האינטרסים של כל המעצמות והשליטים שחתמו על ההסכם, או הצטרפו אליו בהמשך, התלכדו למטרה עיקרית אחת: לאיין את השפעתה של ונציה על טרה פרמה. חברי הליגה היו:
יוליוס השני, על אף שהיה מיוזמי הליגה, נמנע מחתימה על ההסכם עד שווידא את מחויבות הצדדים האחרים. הסכמתו ניתנה במרץ 1509. הוונציאנים, שהחלו להבין את חומרת המצב, הציעו בתחילת אפריל להשיב לו את פאאנצה ואת רימיני, אך זה היה מאוחר מדי. ב-15 באפריל יצא ממילאנו הצבא הצרפתי - כ-40,000 חיילים בפיקודו של לואי השני - ופלש לשטחי ונציה, שמיהרה לגייס צבא שכירי חרב בן עשרות אלפי אנשים, ולרכזו ליד ברגמו. ב-27 באפריל פרסם האפיפיור בולה אפיפיורית חריפה שבה קרא לנידוי מוחלט של ונציה, וחייליו פלשו לרומאניה. מקסימיליאן ומלך ספרד המתינו מהצד, וב-14 במאי התחולל בין הצרפתים לוונציאנים קרב אניידלו (Agnadello), מזרחית למילאנו.
היה זה אחד הקרבות החשובים במלחמות האיטלקיות. ונציה נחלה בקרב מפלה קשה וטראומטית, שעלתה לה באלפי אבדות. לאחר המפלה השתלטו הצרפתים על לומברדיה, כבשו את ברשה, קרמונה, קרמה וברגמו והגיעו עד ורונה. בשבוע האחרון של מאי החליטה ונציה לנסות לשכך את זעמו של האפיפיור, והעבירה את הערים הרומאניות פאאנצה (Faenza), רימיני, רוונה וצ'רביה (Cervia) תחת שלטונו. צבא ונציה, שניגף בברשה ואחר כך בפסקיירה, הגיע לוורונה כדי למנוע את נפילתה בידי הצרפתים, אך אנשי ורונה סירבו להכניס את החיילים לעיר. ב-25 במאי הצביע הסנאט בוונציה לתת לתושבי ורונה פטור קבוע מהמס על קמח, אך ללא הועיל: העיר נפלה בידי הצרפתים ב-2 ביוני. תוך זמן קצר איבדה ונציה את כל טרה פירמה, למעט השליטה בטרוויזו ובכמה כפרים בקרבת לגונת ונציה.
ניקולו מקיאוולי התייחס לקרב אניידלו בספרו "הנסיך" (פרק 12), וכתב כי ביום אחד איבדה ונציה את מה שכבשה ונלחמה למענו במשך 800 שנה.
כמה חודשים לאחר הקרב הבין יוליוס השני כי הריסה מוחלטת של רפובליקת ונציה, שהייתה אז המעצמה האיטלקית היחידה שביכולתה לעמוד מול מעצמות כמו צרפת או הטורקים, תסכן את מעמדו. עוינותו לוונציה פחתה, והוא ניסה להפריד בין צרפת לקיסר. הדוג'ה אנדראה גריטי כבש מחדש את פדובה מהצרפתים, והצליח להחזיק בה למרות מצור של כוחות הקיסר. ונציה השתלטה מחדש גם על ויצ'נצה, ברשה וורונה. ניצחונות אלה לא שינו את המגמה: לאחר אירועי 1509 נפסקה התפשטותה של רפובליקת ונציה.
לאחר התבוסה לליגת קמבריי התגברו הסכסוכים בין הסרניסימה לבין הטורקים. האי קפריסין, שהיה מדינה צלבנית (ממלכת קפריסין) עד שסופח לוונציה בפברואר 1489, הותקף על ידי הטורקים כבר באותה שנה. הם פשטו על חצי האי קרפס (Karpass) שבקפריסין, בזזו אותו, שבו תושבים ומכרו אותם לעבדות. הוונציאנים חפצו לכבוש מחדש את נחלותיהם, אך לאחר מפלת 1509 נמצאו במצב בעייתי: על אף היותם מעצמה ימית בעיקרה, לא נותר להם כוח ימי חזק דיו להתמודד לבדם עם צי מלחמה טורקי. ב-1537 כבש ח'יר א-דין "ברברוסה" כמה מאיי יוון שהיו בשליטה ונציאנית, ובהמשך תקף את קורפו, השמיד גידולים חקלאיים ושבה את רוב תושבי המקום. הוא צר על המבצר הוונציאני באי, אך זה היה מוגן היטב ועמד במצור. הטורקים החליטו לעזוב את האי, ותקפו את קלבריה. בספטמבר 1538 איגדו מספר מדינות את כוחותיהם בקורפו, במסגרת קואליציית "הליגה הקדושה" כנגד הטורקים. ארמדה שבה שולבו צי ונציאני, צי ספרדי, צי של האפיפיור פאולוס השלישי וצי של הקיסר קרל החמישי, יצאה לתקוף את "ברברוסה" בפרווזה (Prevesa) שבצפון יוון. בראש הצי המשולב עמד האדמירל אנדריאה דוריה, שהיה אז בן 72. המתקפה נכשלה, וב-1539 תקף הצי הטורקי את לימסול והרס אותה. בחששם מהאימפריה העות'מאנית המתחזקת, ביצרו הוונציאנים את קירניה, ניקוסיה ופמגוסטה (Famagusta), אך ערים רבות אחרות בקפריסין נפלו בידי הטורקים. באוקטובר 1540 חתמו הוונציאנים על הסכם שלום שבו שילמו לטורקים 300,000 דוקאט והכירו בבעלות הטורקים על הטריטוריות שכבשו ובהיותם בעלי זכות שווה לוונציאנים במימי הים האדריאטי. מנגד הבטיחה ונציה את חופש הסחר שלה לאלכסנדריה וביירות, וקיבלה רישיון גישה למספר ערים טורקיות, ביניהן קונסטנטינופול, גלאטה, גליפולי ולפנטו. בסיכום שלוש שנים של מאבק בטורקים, מחירו של הסכם זה היה גבוה מאוד עבור הוונציאנים. הוא הבטיח את שליטת הטורקים בים התיכון למשך יותר משלושים שנה - עד קרב לפנטו.
המאות ה-17 וה-18: שקיעה.
ב-1606 פרץ סכסוך בין הרפובליקה של ונציה לבין מדינת האפיפיור. שני כמרים נאסרו בוונציה בשל פשעים פעוטים והרפובליקה הוציאה חוק לפיו הוגבלו זכויות הכנסייה להנות ממקרקעין בתחומי הרפובליקה. האפיפיור פאולוס החמישי הצהיר שחוקים אלה עומדים בניגוד למשפט הקאנוני ודרש לבטלם. לאחר שדרישתו סורבה, הטיל האפיפיור עיצומים שבסמכותו על הרפובליקה ונידה אותה ואת כמריה מן הכנסייה. הנהגת ונציה לא התרשמה מצעדיו של האפיפיור והורתה לכמריה להמשיך בביצוע הטקסים הדתיים. המלומד הנזיר פאולו סארפי מונה ליועץ תאולוגי לסניוריה. לאחר כשנה, ובתיווכה של צרפת, הוסרו המגבלות האפיפיוריות מוונציה.
פתיחת מסחר התבלינים לאחר גילוי אמריקה וביסוס נתיבי הסחר החדשים לאמריקה ולמזרח, פגע קשות בכלכלת ונציה, שלא החזיקה עוד במפתח המונופולי למסחר בין המזרח לאירופה. נוסף על כך, מלחמת שלושים השנים צמצמה את השווקים בצפון אירופה ומערכות בריתות שוונציה הייתה מחויבת להן משכו אותה לקרבות-משנה שהתחוללו בשולי מלחמה זו בצפון איטליה. מגפה שהתחוללה בוונציה בין 1629 ל-1631 התישה את כוחה עוד יותר.
המחצית השנייה של המאה ה-17 אופיינה במלחמות ממושכות עם האימפריה העות'מאנית ובאיבוד מאחזים של ונציה. המערכה החמישית בין ונציה לאימפריה העות'מאנית נקראה מלחמת כרתים והתקיימה בין 1645 ל–1669. ונציה הובילה קואליציה נוצרית שכללה גם את כוחות אבירי מלטה, צרפת ומדינת האפיפיור. המערכה ניצתה ב-28 בספטמבר 1644 לאחר שכוח של אבירי מלטה השתלט על ספינה שנעה מקונסטנטינופול לאלכסנדריה ועליה עולי רגל למכה וטבח ברבים מהם, כולל הקאדי של קהיר. מאמצי פישור שנמשכו כל אותו חורף נכשלו וביוני 1645 פלשו כוחות עות'מאניים לכרתים והחלו בכיבוש האי. כרתים (קנדיאה) נותר באותה עת המעוז הגדול ביותר של ונציה בים התיכון. במאי 1648 נכבש כמעט כל האי והחל המצור העות'מאני על בירת האי קנדיאה (הרקליון), שהייתה מבוצרת ביותר ולא ניתנה לפריצה באמצעות תותחים. המצור נמשך 21 שנים, כאשר במהלכן התחוללו מספר קרבות ימיים שנועדו להשאיר את נתיבי האספקה לעיר מן הים פתוחים. כאשר הצליח הצי העות'מאני לחסום את שיירות האספקה נכנעה העיר. כך נפלה כל כרתים לידי העות'מאנים. בהמשך ניצלה ונציה את מעורבות העות'מאנים במלחמת האימפריה העות'מאנית-הליגה הקדושה על מנת לכבוש מחדש את מוראה (הפלופונסוס בדרום יוון) בו החזיקה ונציה בין 1685 ל-1714.