Papežská architektura a pozdní díla

Po zvolení papeže Julia II. v roce 1503 se Bramante brzy stal papežským architektem a provedl rozsáhlé práce ve Vatikánském paláci a zahájil přestavbu chrámu sv. Petra. Ohromný Belvederský dvůr paláce (započatý v roce 1503) byl terasovitě uspořádán do svahu na třech úrovních spojených monumentálním schodištěm a vymezených arkádovými lodžiemi s nadsazenými řády. Spodní terasa měla sloužit jako divadlo. Byla dokončena s mnoha úpravami na konci 16. století a dnes je změněna téměř k nepoznání. V její blízkosti se nachází točité schodiště s rampami (započaté před rokem 1512), které umožňuje přístup na sochařský dvůr za Belvederem. Jako nové průčelí Vatikánského paláce navrhl Bramante řadu na sebe navazujících lodžií (1509-1518), později přeměněných na dvůr S. Damaso. Dokončil je Rafael, jsou zde dvě nad sebou umístěné arkády s toskánskými a jónskými pilastry a nad nimi kolonáda kompozitního řádu.

V roce 1505 Bramante připravil plán Nového svatopetrského chrámu, který počítal s centralizovaným řeckým křížem s velkou kopulí na kolonádním bubnu na křížení, čtyřmi menšími kopulemi a nárožními věžemi. Když plán řeckého kříže nebyl přijat, plánoval prodloužit jedno rameno, aby vznikla loď, a přidat ambulatoria v apsidálních ramenech. Základní kámen byl položen v dubnu 1506, ale v době své smrti měl Bramante postaveny pouze čtyři hlavní pilíře a oblouky, které měly podpírat kopuli.

Bramante doprovázel papeže na vojenských taženích do Boloně v letech 1506 a 1510 a během posledního tažení prý každý večer bavil papeže svými komentáři k Dantovým spisům. V roce 1513 mu papež udělil úřad piombatore neboli pečetitele papežských listin. Bramante naplánoval obrovský palác na Via Giulia pro papežské soudy. Stavba byla zahájena v roce 1509, ale po papežově smrti v roce 1513 bylo dílo opuštěno a zůstalo po něm jen několik masivních, rustikovaných kvádrů v přízemí.

Bramanteho posledním dílem byl pravděpodobně Palazzo Caprini (po roce 1510; zničen). Měl rustikované přízemí s obchody a horní patro se spřaženými dórskými polosloupy. Později jej vlastnil Rafael a stal se předlohou pro četné paláce, zejména v severní Itálii, jejichž autory byli Michele Sanmicheli, Giulio Romano a Andrea Palladio. Bramante zemřel 11. března 1514 a byl pohřben ve Starém chrámu svatého Petra.