L’année 1585 marqua un nouveau chapitre pour le Palais Apostolique du Latran. Au retour du pape Grégoire XI de l'exil d’Avignon, la résidence papale fut établie au Vatican. Cependant, après son élection le Pape Sixte V décida de restaurer le Palais du Latran et de l'utiliser comme résidence d'été. Cette volonté avait une forte valeur symbolique : le Concile de Trente avait établi que les évêques devaient résider dans leurs diocèses. Ainsi, en démarrant le chantier, Sixte V voulait souligner l'importance des décrets tridentins en souhaitant habiter là où résidait sa chaire. Il se confia alors à l'architecte Domenico Fontana et les travaux débutèrent en juin 1585.
Les fouilles s'étendaient de la chapelle du Très Saint Crucifix aux salles de Constantin et des Apôtres et à la Loge des Bénédictions, à la place de laquelle le constructeur a conçu un portique avec une loge couverte, directement relié au Palais. Fut créée également une grande cour intérieure, inspirée de celle du Palais Farnèse réalisée par Michel-Ange. Le chantier de Fontana fut terminé en mai 1589 et le nouveau bâtiment fut inauguré à la fin du même mois. Cependant, l'intention de Sixte V, cependant ne se réalisa jamais, en effet le Pape n'eut jamais la possibilité de séjourner dans l'appartement du Latran.
Au XVIIIe siècle, le patrimoine changea de propriétaires à plusieurs reprises, jusqu'à être confiée à l'Hospice de Saint Michel en 1794. À partir de 1810, Giovanni Battista Ottaviani entreprit une série de restaurations qui modifièrent quelque peu l’aspect de l‘édifice, le modernisant selon les exigences stylistiques de l'époque. L’édifice continua donc d'être un centre important pour la chrétienté et un lieu symbolique pour toute l'Église, accueillant des événements de grande envergure. En 1929, par exemple, dans l'enceinte du Palais furent signés les célèbres Pactes du Latran, par lesquels la souveraineté de la Cité du Vatican fut proclamée et les relations avec l'État italien établies. Conscients de l'importance historique du bâtiment, les pontifes du XXe siècle furent également attentifs aux travaux d'entretien, à tel point que l'appartement pontifical subit de nouvelles interventions, d'abord sous le pontificat de Jean XXIII, puis sous celui de Paul VI, qui commanda les derniers travaux.