Påvlig arkitektur och sena verk
När påven Julius II valdes 1503 blev Bramante snart påvens arkitekt, och han utförde omfattande arbeten i Vatikanpalatset och började bygga om Peterskyrkan. Palatsets enorma Belvedere-gård (som påbörjades 1503) var terrasserad uppför en bergssluttning på tre nivåer som förenades av monumentala trappor och definierades av loggior med arkader och överlagrade ordningar. Den nedre terrassen skulle fungera som teater. Den färdigställdes med många ändringar i slutet av 1500-talet och är nu nästan oigenkännligt förändrad. I närheten finns en spiralformad trappa med ramper (påbörjad före 1512) som ger tillgång till statybanan bortom Belvedere-gården. Som en ny fasad för Vatikanpalatset ritade Bramante en serie överlagrade loggior (1509-1518), som senare omvandlades till S. Damasos domstol. Den är färdigställd av Rafael och består av två överlagrade arkader med toskanska och joniska pilastrar och ovanför dem en kolonnad av kompositordning.
1505 utarbetade Bramante en plan för den nya Peterskyrkan, där det krävdes ett centraliserat grekiskt kors med en stor kupol på en kolonnad trumma vid korsningen, fyra mindre kupoler och hörntorn. När planen med det grekiska korset inte accepterades planerade han att förlänga den ena armen för att bilda ett skepp och att lägga till ambulatorier i de apsidala armarna. Grundstenen lades i april 1506, men vid sin död hade Bramante endast uppfört de fyra huvudpelarna och de valv som skulle stödja kupolen.
Bramante följde med påven på de militära fälttågen till Bologna 1506 och 1510, och under det sistnämnda fälttåget rapporteras han ha underhållit påven varje kväll med sina kommentarer till Dantes skrifter. År 1513 gav påven honom ämbetet Piombatore, eller förseglare av de påvliga briefen. Bramante planerade ett enormt palats på Via Giulia för de påvliga domstolarna. Det påbörjades 1509, men i samband med påvens död 1513 övergavs arbetet och endast några massiva, rusticerade block i bottenvåningen lämnades kvar.
Bramantes sista verk var troligen Palazzo Caprini (efter 1510; förstörd). Det hade en rusticerad bottenvåning med butiker och en övre våning med kopplade doriska halvkolonner. Det ägdes senare av Rafael och blev prototyp för många palats, särskilt i norra Italien, av Michele Sanmicheli, Giulio Romano och Andrea Palladio. Bramante dog den 11 mars 1514 och begravdes i gamla Peterskyrkan.