For pave Julius III oppførte Vignola Villa Giulia og i 1554 den lille kirken Sant'Andrea in Via Flaminia, som er en av 1500-tallets mest progressive og eksperimentelle kirker. I Sant'Andrea, som har Pentheon som forbilde, ble den ovale kuppelen introduseret. Den kom til å bli en av arkitektenes favorittdetaljer i de små barokkirker som ble bygget senere, blant annet i San Carlo alle Quattro Fontane av Francesco Borromini Palafrenieri i Vatikanet. Her har både grunnplanet og kuppelen oval form.