Rafael pintó entre 1509 y 1524, con la ayuda de varios discípulos y colaboradores, los frescos de las conocidas como Estancias vaticanas. Estas pinturas, junto con los frescos de la capilla Sixtina, marcan la cima del Renacimiento en Roma. El papa Julio II mandó hacer este trabajo para sus dependencias privadas. Las salas aparecen para el visitante en este orden: sala de Constantino, sala de Heliodoro, sala de la Signatura y sala del Incendio del Borgo. Pero se pintaron en otro orden. Tras la muerte de Julio II, León X mandó continuar las pinturas.
Sala del sello - Stanza della signatura(1508-1511)
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Esta sala se llamaba así porque aquí se colocó el tribunal de la Signatura de la gracia y se sellaban y firmaban los grandes documentos.  Tiene forma cuadrada, con ventanas en dos de las paredes. Está pintada en sus cuatro paredes y en la bóveda. Los frescos más importantes y conocidos son la Escuela de Atenas (arriba) y la Disputa del Sacramento (abajo). El sentido del conjunto era armonizar las enseñanzas cristianas y las paganas de la filosofía griega, tal como la veían los humanistas renacentistas. Se visualizaban los conceptos de la Verdad, el Bien y la Belleza. Cada una de las paredes reflejaba una actividad humana en el ámbito del pensamiento: la Teología, la Filosofía, la Justicia y las Artes.

Sala de Heliodoro (1512-1514)
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Esta sala destinada las audiencias privadas del pontífice. Tiene forma semejante a la de la Signatura. El tema escogido para este ciclo es el poder protector del papado, la Iglesia como institución que impone la paz. Por ello se escogieron episodios que demostraban la protección de Dios a la iglesia. En todos los frescos, Rafael, de manera aduladora, incluye a su patrón, el papa Julio II, como participante u observador.

Sala del incendio del Borgo (1514-1517)
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Esta es la última sala que Rafael vio terminada. Aunque el Incendio del Borgo se basó en un acabado diseño de Rafael, fue ejecutado por sus ayudantes, especialmente Penni, que ejecutaron los otros tres frescos sin su guía

Sala de Constantino (1517-1525)
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Esta sala es la de menor tamaño y la última que se pintó. Se dedicaba a recepciones y ceremonias oficiales. Los frescos son ya de alumnos de Rafael según diseño previo del maestro. Los frescos son menos famosos que las obras de las habitaciones vecinas al no estar hechas por el pintor de Arezzo. El tema de los cuatro frescos principales es el triunfo del cristianismo sobre el paganismo. Para ello se usan escenas de la vida de Constantino, el primer emperador romano convertido al Cristianismo.