Создав себе репутацию скульптора, д’Аньоло обратил свое внимание на архитектуру и учился в Риме; точное время его обучения неизвестно; но установлено, что уже в начале шестнадцатого века он вместе с архитектором Симоне дель Поллайоло был занят на оформлении интерьеров Палаццо Веккьо во Флоренции.
В 1506 году ему было поручено закончить барабан купола кафедрального собора Санта-Мария-дель-Фьоре; эта работа была приостановлена из-за резкой критики со стороны Микеланджело (который назвал работу «клеткой для сверчков»), и она так и осталась незаконченной[5].
Баччо д’Аньоло также проектировал Палаццо Антинори, Палаццо Боргерини-Росселли дель Турко, Палаццо Бартолини-Салимбени. Дворец Бартолини стал первым домом, у дверей и окон которого были установлены «фронтисписы» (обрамления) колонн, которые раньше в Италии использовали лишь в церковных зданиях; за это нововведение флорентийцы сперва высмеивали д’Аньоло. Другой его работой, по сей день вызывающей восхищение, стала кампанила (колокольня) церкви Санто-Спирито.