Principal arquitecto de Roma después de la muerte de Migel Angel, nació en Vignola cerca de Módena, y estudió pintura y arquitectura en Bolonia. En 1530 se estableció en Roma. Parece ser que tuvo una intervención preponderante en el diseño de la Villa Giullia (1551-1555) en unión con Ammanati y Vasari. Es una obra maestra de la arquitectura manierista y de diseño de jardines, en la que juegan un papel importante las perspectivas de un patio a otro. En 1559 comenzó a trabajar en el Palazzo Farnese de Caprarola, que ya se había iniciado siguiendo una planta pentagonal. Proyectó las fachadas un tanto austeras, el elegante patio interior circular, así como la ingeniosa distribución de habitaciones: La famosa escalera circular es también suya; y probablemente también diseñó los jardines. En 1558 diseñó la planta del Palazzo Farnese de Piacenza; la obra se interrumpió poco después de 1560, de manera que sólo se construyó una tercera parte. También debió proyectar el Pórtico de Banchi en Bolonia. En torno a 1550 constuyó elpequeño Tempietto de Sant´Andrea en Roma, para el papa Julio III, en el que empleó por primera vez en la arquitectura religiosa una planta ovalada.La repitió a gran escala en 1566-7 en el proyecto de Sant´Andrea dei Plafrenieri, Roma (1568) modelo que iban a utilizar tan profusamente los arquitectos barrocos. Su obra que ejerció más influencia fue el Gesú en Roma (comenzada en 1568), esta obra probablemente tuvo una influenciamayor que ninguna otra iglesia construida en los últimos 400 años. La planta que debe algo a Sant´Andrea de Alberti en Mantua, es una combinación de  la planta central típica del Renacimiento y de la longitudinal de la Edad Media. Las naves laterales están reemplazadas por capillas abiertas y diversos recursos, como por ejemplo la iluminación y la disposición de las pilastras de la nave, dirigen la atención hacia el altar mayor (la fachada la diseñó Giacomo della Porta y el interior se volvió a decorar en 1668-73 en estilo Barroco).

Vignola fue arquitecto de la Basílica de San Pedro en Roma (1567-73) y continuó fielmente la obra realizada allí por Miguel Angel. En 1562 publico Regole delle cinque ordini, sencilla interpretación modular de los órdenes arquitectónicos que a causa de su vigorosa interpretación gozó de una inmensa popularidad. Se convirtió en el abecedario de los arquitectos y en uno de los libros de texto más importantes jamás escrito.