Kaplica Brancaccich Później wraz z Masacciem dekorował kaplicę Brancaccich w kościele Santa Maria del Carmine we Florencji. Kwestia związku między oboma artystami jest do dziś niejasna i ich autorstwo jest po części dyskusyjne. Przyjmuje się, że dekorowanie kaplicy rozpoczął Masolino w latach 1423–1424. Gdy w 1425 roku Masolino wyjechał, zastąpił go Masaccio; być może jednak przez pewien czas obaj artyści pracowali razem. Tym samym odrzuca się przekaz Vasariego, według którego Masaccio przejął pracę Masolina po jego śmierci. Nie było to bowiem możliwe, gdyż to Masolino przeżył Masaccia, a nie na odwrót. Do 1428 roku freski wykonywał sam Masaccio, a po jego wyjeździe do Rzymu dokończył je Filippino Lippi.
Freski w kaplicy Brancaccich przedstawiają życie św. Piotra, w którym objawiły się dzieje zbawienia. Jako że historia zbawienia rozpoczyna się od grzechu Adama i Ewy, tak i freski rozpoczynają się od sceny kuszenia Adama przez Ewę. Tę właśnie scenę przypisuje się Masolinowi na podstawie jej cech stylowych: miękkości, wyrafinowania, elegancji, wydłużenia sylwetek i braku dramatyzmu (ten ostatni widoczny jest natomiast u Masaccia, zwłaszcza w scenie wygnania z raju). Uważa się go także za autora fresków na sklepieniu oraz sceny wskrzeszenia Tabity przez św.