Dopo un periodo di stasi, legato anche alla crisi che colpì Roma all'indomani del sacco del 1527, il complesso minervitano conobbe una ulteriore espansione nel corso della seconda metà del Cinquecento, quando l'ordine domenicano rilanciò con forza la propria azione politico-religiosa ed il convento divenne uno dei centri di elaborazione della riforma cattolica.
Le maggiori trasformazioni del complesso avvennero tra il 1558 ed il 1570, quando il generale Vincenzo Giustiniani (1520-1582) avviò una radicale opera di rinnovamento, che si concluse alla metà del Seicento. L'antico Chiostro "grande" (detto anche di S. Caterina) fu completamente riedificato sotto la direzione di Guidetto Guidetti, mentre attorno al Chiostro della Cisterna sorgevano nuove costruzioni di rappresentanza, che attualmente fanno parte della Biblioteca della Camera: l'appartamento del generale (noto pure come ", la biblioteca (l'odierna "Sala delle Capriate")", il grande salone del Refettorio, le "Sale Galileo", che nel corso del Seicento furono ornate di pregevoli affreschi di Francesco Allegrini, celebrativi dei meriti dell'ordine domenicano nella lotta contro l'eresia.