Michelangelo Buonarroti (1475-1564) podjął pierwsze projekty architektoniczne gdy był już dojrzałym artystą. Jego filozofia była skrajnie odmienna niż podejście Albertiego. gdyż plan traktował on tylko jako zarys ogólny i przez cały okres realizacji wprowadzał zmiany. Żaden z ważniejszych zaprojektowanych przez niego budynków nie został ukończony za jego życia; już pierwsze zlecenia we Florencji — Sagrestia Nuovo w San Lorenzo (której architektura stanowi harmonijną całość z rzeźbami mistrza) i Biblioteca Laurenziana (gdzie każdy element dekoracji jest ściśle spojony z architekturą) — odznaczają się oryginalnym podejściem do architektury. Podobnie jak Giulio Romano. Michał Anioł w całkowicie nowy sposób traktował przestrzeń oraz tak przekształcał język klasycyzmu, aby służył jego własnym celom. W Rzymie wynalazł wielki porządek — kolumny i pilastry sięgające co najmniej dwóch kondygnacji w pałacach na Piazza dei Campidoglio. Inne większe projekty to przekształcenie głównej sali łaźni Dioklec-jania w kościół Santa Maria degli Angeli i praca nad bazyliką św. Piotra.
W Wenecji późny Renesans zaprowadził Jacopo Sansovino (1486-1570). który zbiegł z Rzymu po splądrowaniu miasta przez wojska francuskie w 1527 roku. Sansovino wkrótce został wiodącym architektem w Wenecji i wzniósł szereg gmachów publicznych — Zecca. Loggetta i Libreria Sansoviniana — które zmieniły oblicze okolicy placu San Marco. Ostatni spośród wymienionych zabytków należy do najpogodniejszych. najbardziej optymistycznych budowli renesansowych. gdzie osiągnięty jest udany kompromis pomiędzy klasyczną precyzją a weneckim zamiłowaniem do dekoracyjnej płaszczyzny.
Michele Sanmicheli (ok. 1484-1559) poświęcił znaczną część kariery na wznoszenie budowli obronnych. w tym fortyfikacji jego rodzinnej Werony, łącznie z trzema dostojnymi bramami, oraz wejście do weneckiego Lido. Wybudował także pełne przepychu pałace w obu tych miastach, godne uwagi zwłaszcza ze względu na bogatą kamieniarkę fasad: Palazzo Grima-ni nad Canal Grandę i Palazzo Bevilacqua w Weronie należą do najpiękniejszych. Cappella Pellegrini w werońskim San Bernardino jest rozwnięciem idei ucieleśnionej w Cappella Chigi, natomiast późniejszy kościół pielgrzymkowy Madonna di Campagna w tym samym mieście należy do najambitniejszych XVI-wiecznych kościołów na planie centralnym.
Najbardziej uczonym i cieszącym się największym prestiżem międzynarodowym architektem we Włoszech był padwańczyk Andrea Palladio (1508-80). który zapożyczył elementy stosowane przez wszystkich jego wielkich poprzedników i stopił je w wysoce indywidualny własny styl. Palladio jest związany przede wszystkim z miastem Vicenza. które ozdobił wspaniałym zespołem pałaców, począwszy od tzw. Bazyliki. Opierając się na domysłach archeologicznych wzniósł też w tym mieście spektakularny Teatro Olympico, pierwszy stały teatr od czasów starożytnych. Wille, które wzniósł dla arystokratycznych klientów w okolicy były często naśladowane w całych Włoszech i w innych krajach. W najsłynniejszej z nich, La Rotonda, Palladio po raz pierwszy wykorzystuje swój ideał planu centralnego w budowli świeckiej oraz wprowadza typowe dla antycznych świątyń elewacje frontowe ze wszystkich czterech stron.