Благодаря политике Лоренцо Медичи, стремившегося к примирению с папой и расширению культурных связей Флоренции, Боттичелли вместе с Козимо Росселли, Доменико Гирландайо и Пьетро Перуджино 27 октября 1480 года направился в Рим расписывать стены новой «великой капеллы» Ватикана, только что возведенной по приказу папы Сикста IV и потому получившей название Сикстинской.
Сикст распорядился поставить Боттичелли во главе всей работы, а современники оценили фрески мастера выше работ прочих художников.
Особое место в монументальной живописи последней трети века занимают три библейские композиции Боттичелли в Сикстинской капелле в Ватикане (1481-1482). Превосходно вписываясь в один из самых обширных и торжественных фресковых ансамблей 15 века, в создании которого участвовали также Гирландайо, Перуджино, Пинтуриккио, Синьорелли и Росселли, композиции Боттичелли выделяются своей драматической насыщенностью, взволнованностью языка, нервной стремительностью развития действия.
Боттичелли принадлежали по крайней мере одиннадцать фигур римских пап из верхнего ряда росписей, а также три сцены основного цикла, воспроизводящего расположенные друг против друга эпизоды из жизни Моисея и Христа:
Библейские сцены изображены на фоне роскошных пейзажей, где то и дело возникают силуэты строений Древнего Рима (например Арка Константина в последнем эпизоде), а также настойчиво повторяются детали, означающие дань уважения к заказчику - папе Сиксту IV из рода делла Ровере: его геральдический символ - дуб и сочетание желтого с голубым - цветов герба делла Ровере, использованное в одеянии Аарона в последней картине.
Осенью 1482 года, когда готовые фрески заняли свое место в капелле рядом с открывающими цикл работами Синьорелли и Бартоломео делла Гатта, Боттичелли вместе с остальными вернулся во Флоренцию, где вскоре пережил утрату отца. Мариано Филипепи скончался 20 февраля и похоронен на кладбище Оньисанти.