Arquitectura papal y obras tardías
Con la elección del Papa Julio II en 1503, Bramante se convirtió pronto en el arquitecto papal, y realizó un amplio trabajo en el Palacio Vaticano y comenzó a reconstruir San Pedro. El tremendo Patio del Belvedere del Palacio (iniciado en 1503) estaba aterrizado en la ladera de una colina en tres niveles unidos por escaleras monumentales y definidos por logias porticadas con órdenes superpuestos. La terraza inferior debía servir de teatro. Completada con muchas revisiones a finales del siglo XVI, ahora está alterada casi hasta hacerla irreconocible. Cerca se encuentra una escalera de caracol con rampa (iniciada antes de 1512) que da acceso al patio de las estatuas más allá del Patio del Belvedere. Como nueva fachada para el Palacio Vaticano, Bramante diseñó una serie de logias superpuestas (1509-1518), convertidas posteriormente en el Patio de S. Damaso. Completadas por Rafael, hay dos arcadas superpuestas con pilastras toscanas y jónicas y sobre ellas una columnata del orden compuesto.
En 1505 Bramante preparó un plan para la Nueva San Pedro que preveía una cruz griega centralizada con una gran cúpula sobre un tambor con columnas en el crucero, cuatro cúpulas más pequeñas y torres en las esquinas. Al no ser aceptado el plan de la cruz griega, planeó alargar un brazo para formar una nave y añadir deambulatorios en los brazos absidales. La primera piedra se colocó en abril de 1506, pero en el momento de su muerte Bramante sólo había levantado los cuatro pilares principales y los arcos que debían sostener la cúpula.
Bramante acompañó al Papa en las campañas militares de Bolonia en 1506 y en 1510, y durante esta última campaña se dice que entretenía al Papa todas las noches con sus comentarios sobre los escritos de Dante. En 1513, el Papa le otorgó el cargo de Piombatore, o sellador de los escritos papales. Bramante proyectó un enorme palacio en la Via Giulia para los tribunales de justicia papales. Se inició en 1509, pero con la muerte del Papa en 1513 se abandonó la obra, dejando sólo unos macizos bloques rústicos de la planta baja.
La última obra de Bramante fue probablemente el Palacio Caprini (después de 1510; destruido). Tenía una planta baja rústica con tiendas y un piso superior con medias columnas dóricas acopladas. Propiedad de Rafael, se convirtió en el prototipo de numerosos palacios, especialmente en el norte de Italia, de Michele Sanmicheli, Giulio Romano y Andrea Palladio. Bramante murió el 11 de marzo de 1514 y fue enterrado en la antigua San Pedro.