Fra 1518 til 1527 oppholdt Sansovino seg igjen i Roma. Der virket han både som billedhugger og som arkitekt. Fra denne tid stammer tegningene for kirkene San Giovanni dei Fiorentini og San Marcello al Corso. Under , da keiser Karl Vs styrker i mai 1527 plyndret Roma, ble byggingen av San Marcello avbrutt, og Sansovino flyktet fra byen, likesom mange av sine kolleger. På reise til Frankrike gjorde han opphold i Venezia. Der skulle han bli hele resten av sitt liv - med unntak av et besøk i sin hjemby i 1540.