1517年，在德國爆發了由馬丁·路德（Martin Luther，1483—1546）上司的宗教改革運動（Reformation）。它的導火線就是利奧十世上司的羅馬教會采用出售所謂“贖罪券”（Indulgence）的方式來籌集建造聖彼得大教堂的巨額費用。
馬丁·路德畫像（L.CranachtheElder繪于16世紀）
羅馬天主教教義宣稱，人死之後，完全純潔無玷污的靈魂将能直接進入天堂享永福；犯有大罪的靈魂将被投入地獄接受刑罰；而那些雖然犯有一定罪行——幾乎所有人一生中都會犯這樣那樣的過錯——但卻并非必須下地獄者，死後要先在煉獄（Purgatory）中暫時受苦以贖罪，待罪行完全得到煉淨，便可進入天堂。
教會宣稱，耶稣及衆多聖徒之死均為教會赢得無窮的功績，這些功績是教會的财富，教會可以随時将它們取出，以贖罪券的方式授予那些通過祈禱、忏悔，以及施舍、公益勞動、朝拜聖地、參加十字軍等行為進行贖罪的人，以縮短他們在煉獄中煎熬的時日。
這種教義本無可厚非。但後來教會為了聚斂财富，竟然把原本隻是作為證書用途的“贖罪券”變成商品，宣稱隻要購買了這種東西，有罪的人就可以逃脫煉獄的懲罰。這樣做，就将原本注重心靈的誠善轉變為金錢至上，因而引起了包括馬丁·路德在内的許多人士的強烈不滿。
路德認為，隻有信仰而非善行才能造就真正的基督徒，并拯救他免入地獄，“因為隻有信仰基督的人，才會變成善良的人，才會有善良的行為。”
1517年10月31日中午，路德将他對“贖罪券”的95條質疑張貼在德國維藤貝格（Wittenberg）教堂的大門上，進而掀開了宗教改革運動的序幕。這場運動得到不少對羅馬教會征斂德意志巨額财富心存不滿的諸侯支援，許多諸侯趁機解除羅馬教皇對地方教堂和财産的控制，形成所謂的新教（Protestantism）。在這樣一種情況下，羅馬天主教會被迫将主要注意力轉向同新教的鬥争中。
就在宗教改革運動震撼羅馬教會根基的同時，另一場大禍又降臨在羅馬。
自從“意大利戰争”爆發以來，曆任教皇一直在與意大利各割據勢力以及法國、西班牙和德國進行錯綜複雜的鬥争。出于對教皇與法國聯盟的憤怒，1527年西班牙國王兼神聖羅馬帝國皇帝查理五世（CharlesⅤ，1516年為西班牙國王，稱為查理一世，1519—1556年為神聖羅馬帝國皇帝）派出西班牙和德國聯軍進攻意大利。由于未能得到應得的軍饷，信奉新教的德國軍隊無情地洗劫了天主教首都。這一事件沉重打擊了羅馬教會，聖彼得大教堂的建設工程也是以完全停頓。
1546年，已經71歲高齡的米開朗基羅受教皇保羅三世之命成為新的聖彼得大教堂工程總監。他抱着“要使古希臘和古羅馬黯然失色”的雄心壯志，将生命中最後的18年全部投入了這一偉大的工程。
米開朗基羅修改後的羅馬新聖彼得大教堂平面圖
但是為了加快工程進度，在朝向羅馬城的東立面外設計了一個九開間的柱廊作為入口标志。在最重要的穹頂設計上，他認真研究了伯拉孟特的意圖，同時吸取布魯内萊斯基建設佛羅倫薩大教堂穹頂的經驗，并加以創新。他曾經設想過采用完美的半圓形設計，但最終為減少側推力，同時也為了讓穹頂在從下向上的透視角度中更加突出，決定仍然采用尖拱結構，但兩個圓心非常接近，看上去幾乎就是半圓形。穹頂也是分為内外兩層，16條肋骨用石塊砌築，其餘則用磚砌。頂部也建有采光塔。盡管米開朗基羅不懈地推進工程進展，但到1564年他去世時，工程隻完成到穹頂的鼓座部分。
米開朗基羅設計的羅馬新聖彼得大教堂剖面圖（É.Dupérac繪于16世紀）
後任的工程負責人賈科莫·德拉·波爾塔（Giacomo della Porta，1533—1602）和多梅尼科·豐塔那（Domenico Fontana，1543—1607）基本遵照米開朗基羅的意圖于1590年左右完成了穹頂建造。這個穹頂從尺寸上說雖然算不上空前絕後，但絕對是人類所曾經建造過的最了不起的大穹頂。它的内徑達到41.9米，非常接近萬神廟和佛羅倫薩大教堂，而内部頂點的高度竟達123.4米，比佛羅倫薩大教堂穹頂高出30米，幾乎是萬神廟的三倍！
羅馬新聖彼得大教堂穹頂遠眺
與它相通的四個拱臂寬達27.5米，比君士坦丁巴西利卡的中廳更寬，而46米的高度和137米的長度更是大大超出。可以說伯拉孟特和米開朗基羅的宏願得到完全實作，歐洲曆史掀開了嶄新而前途光明的一頁。
羅馬新聖彼得大教堂穹頂