Su nombramiento por Felipe II como Inspector de Monumentos de la Corona le abre las puertas a nuevos proyectos arquitectónicos, entre los que destaca la catedral de Nuestra Señora de la Asunción de Valladolid (1589), obra de gran envergadura, con una estructura de enorme complejidad, que quedó inconclusa, pero que sirvió de ejemplo para las catedrales de México y de Lima.