Den siste av de tre nye arkitektene, da Sangallo, døde i 1546, og Michelangelo tok over. Han gikk til dels tilbake til Bramantes design, selv om han beholdt det lange skipet. Han tegnet også kuppelen, men døde før den ble fullført. Etter ham fulgte Jacopo Vignola, og så i 1573 Giacomo della Porta. Kuppelen ble fullført av Domenico Fontana i 1589. Fasaden var den siste store delen som ble fullført, av Carlo Maderno i 1614. Den siste arkitekten i byggeperioden var Gian Lorenzo Bernini, som ble utnevnt i 1629 og fikk ansvaret for fullføringen av interiøret, og Petersplassen. Hans fremste bidrag inne i kirken er baldakinen over høyalteret.