Se sabe de una reparación realizada por Antonino Pío. Por otra parte, una inscripción de menores dimensiones recuerda otra restauración a cargo de Septimio Severo en 202. En el siglo XV, el panteón es enriquecido con frescos: el más notable el de La Anunciación de Melozzo da Forlì, colocado en la primera capilla a la derecha de la entrada. En 1435 se lleva a cabo la demolición de las construcciones medievales anexas. A partir del Renacimiento el panteón es utilizado como sede de la Academia de los Virtuosos de Roma, sirviendo de sepulcro a grandes artistas italianos como Rafael o Vignola. En el siglo XVII se añadieron a los lados del frontón dos campanarios, obra de Gian Lorenzo Bernini, bautizados popularmente como orejas de asno, y eliminados en 1893. Aunque el Panteón es un monumento cuyos gastos de conservación corren a cargo del Ministerio de Bienes Culturales de Italia, sigue siendo una iglesia en la que se celebran misas y sobre todo bodas. En 1980 el centro histórico de Roma, incluyendo el Panteón, fue declarado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO.