Plus de 50 ans à compter de l'achèvement de la tour du campanile, la Fabbrica Lapidea décide l'achèvement de la basilique et confie à Antonelli la charge de construire le dôme. Le premier projet est entamé en 1841 et les travaux commencent en 1844. Les deux premières années sont consacrées à refaire le tambour et des arcs de soutènement, les anciens étant inaptes à supporter le poids du travail. Immédiatement après le chantier est interrompu. Pendant les années suivantes, la Première guerre d'indépendance italienne amène la commune à considérablement réduire les fonds.