La seconda grande fase di interventi organici ed importanti sulla Piazza ebbe inizio nel ‘500 e terminò nel ‘600. Fu questa una fase voluta da Venezia per autocelebrarsi e per creare un complesso monumentale unico che fosse ammirato dai tanti viaggiatori che in quel periodo la visitavano e ne magnificavano la bellezza.
È nel ‘500, di fatto, che prende corpo la Piazza come la conosciamo attualmente attraverso la costruzione o ricostruzione di gran parte degli edifici. Completate definitivamente nel corso del XV secolo le facciate della Basilica e del Palazzo Ducale, molte opere vengono compiute per glorificare Venezia ed hanno in sé, oltre al pregio architettonico, un forte valore simbolico.
Anche se solo in parte progettista e artefice delle opere architettoniche, fu il Sansovino a dare l’impronta più marcata interpretando, soprattutto nella Libreria, la sintesi della romanità con le esigenze celebrative della Repubblica.

La successione degli interventi inizia proprio nel 1500 con la costruzione della Torre dell’Orologio, opera attribuita al Codussi, che è nel contempo pretesto per creare un ingresso monumentale alla Piazza, ma nello stesso tempo per segnare “l’asse commerciale” che dalla Piazza si dipana attraverso le Mercerie fino alla zona realtina.
Nel Periodo dal 1514 al 1538 vennero rifatte le Procuratie Vecchie: nel periodo finale intervenne direttamente il Sansovino che costruirà le ultime arcate fino a raggiungere la Chiesa di San Geminiano.
Nel 1514 intanto era stata completata la costruzione del Campanile: il 6 luglio dell’anno precedente era stato innalzato l’Angelo d’Oro sulla piattaforma girevole che ruota al soffiare del vento. Ad esso verrà addossata la loggetta sansoviniana.
Il completamento monumentale della Piazzetta sarà costituito dalla costruzione della Libreria, detta “Sansoviniana” perché ideata e costruita da Jacopo Sansovino. Nata per ospitare i preziosi codici che il Cardinal Bessarione aveva lasciato alla Repubblica, l’opera verrà definita dal Palladio “il più ricco ed ornato edificio che forse sia stato fatto dagli antichi fino ad oggi“. Costruita in due ordini di arcate formate da un porticato dorico e da un piano superiore ionico, ricco di fregi, nella parte superiore culmina in una balaustra che la cinge tutta.
Ancorché oggi il complesso sembri compatto dal Campanile alla parte che si affaccia sul Bacino, la sua costruzione subì diverse traversie. Decisa nel 1537 a partire dall’angolo della Piazza, nel 1545 la costruzione crollò in parte: a Sansovino non solo fu sospesa la carica di proto, ma subì la prigione. Solo nel 1547ricominciarono i lavori completati fino alla XVI arcata nel 1554, a ridosso di un edificio allora esistente: la beccaria.
Passarono trent’anni prima che lo Scamozzi completasse l’opera fino alla ventunesima arcata. Tra il 1583 e il 1588 lo Scamozzi completò l’opera nella sua forma attuale. In realtà lo Scamozzi voleva elevare di un altro piano la Libreria e per questo si fecero studi che alla fine esclusero questa possibilità.

Dal lato del molo la Libreria si affianca alla Zecca, un edificio austero pari alla funzione pubblica che rivestiva.
In realtà la decisione di Sansovino di iniziare la costruzione della Libreria verso la Piazzetta partendo dai pressi del Campanile, modificò irreversibilmente il disegno della Piazza, obbligando di fatto la costruzione dei nuovi edifici prospicenti le Procuratie Vecchie partendo dall’angolo della Libreria verso Sud.

Una determinazione del Maggior Consiglio dell’11 Dicembre 1580, decise di demolire le abitazioni su quel lato “per la vecchiezza et brutto veder, che fanno” per conferire insomma alla Piazza l’aspetto monumentale che rispecchiasse la crescente prosperità della Repubblica.
Fu scelto il progetto dello Scamozzi e i lavori iniziarono nel 1584.

L’opera, le Procuratie Nuove, una volta demoliti gli edifici preesistenti, fu costruita come un edificio per otto abitazioni accostate cui si diede carattere unitario con la facciata continua a tre ordini di arcate, dando così, con le due quinte contrapposte, la caratteristica della Piazza e fu terminata attorno al 1640 dal Longhena con le sette arcate del lato di ponente.

Le trasformazioni ottocentesche più note sono la distruzione della Chiesa di San Gimignano nel 1807, la costruzione dal 1810 al 1815 del Patriarcato nella Piazzetta dei Leoncini con facciata monocroma in pietra bianca divisa in cinque scomparti. (1832) che sembra contrapporsi ai mosaici e alle superfici dorate e colorate di San Marco (1836 – 1850).

Nel 1902 – il 14 luglio – cadeva il Campanile di cui fu immediata la decisione di ricostruirlo “com’era dov’era” come narra questa cronaca aulica del tempo che detta anche i passaggi della veloce ricostruzione.