Michał Anioł tylko nieco uprościł projekt Bramantego (przede wszystkim zrezygnował z realizacji ośmiobocznych kaplic, skrócił i zwęził ramiona krzyża greckiego). Po wzmocnieniu konstrukcji pod powiększoną centralną kopułą, rozpoczął budowę bębna. Śmierć mistrza tym razem nie przerwała budowy. Kopułę zgodnie z projektem Michała Anioła dokończyli Jacopo Barozzi da Vignola i po nim Giacomo della Porta.