En el breve tiempo que Rafael estuvo en Florencia realizó una logradísima serie de retratos, entre los que se encuentran su famoso Autorretrato de 1506 (Uffizi), en el que introdujo un innovador giro del torso, y otros bustos masculinos: Guidobaldo de Montefeltro (1506, Uffizi) y Agnolo Doni (1506, Galería Palatina). Este último fue pintado por Rafael junto con el de la esposa del retratado, Magdalena Strozzi (1506, Galería Palatina), sensiblemente inspirado en la "Gioconda" de Leonardo.

Ya en su primera etapa Rafael cultivó ocasionalmente el retrato, como podemos ver en el Retrato masculino de la Galería Borghese (1503-1504), identificado por Mündler con Perugino y por Morelli con Pinturicchio, y en otro Retrato masculino del Museo Liechtenstein (1503-1504). A ellos hay que sumar el Retrato de joven (1503-1504, Museo de Bellas Artes de Budapest), que unos consideran posterior y otros niegan que sea de Rafael, y el Retrato de Perugino (1504, Uffizi), que algunos expertos asignan al pintor Lorenzo di Credi.

El influjo leonardesco se advierte también en La dama del unicornio (1505-1506, Galería Borghese), pero la madurez adquirida por Rafael en la búsqueda de una manera propia de captar la interioridad de las personas se evidencia en La donna gravida (1505-1506, Galería Palatina), con maternal ansiedad en el rostro y en la mano que palpa su vientre, y sobre todo en La muda (1507, Galería de las Marcas), identificada con Giovanna Feltria o con su hija Maria della Rovere Varano -hija y nieta de Federico de Montefeltro, respectivamente- y aclamada por la crítica como uno de los rostros más expresivos pintados por Rafael.

También del periodo florentino son el Retrato de joven (1507, Hampton Court), el Retrato de Francesco Maria della Rovere (1505, Uffizi) y dos retratos femeninos que se atribuyen al pintor y guardan estrecha relación formal e histórica entre ellos: el Retrato de Elisabetta Gonzaga (1504-1505, Uffizi) y el Retrato de Emilia Pia de Montefeltro (1504-1505, Museo Baltimore), los cuales han sido también puestos en relación con otros pintores como Cesare Tamaroccio, Francesco Francia, Giovan Francesco Caroto y Francesco Bonsignori.

En los años que Rafael permaneció en Roma dejó otra galería incomparable de contemporáneos, del ya analizado retrato del papa Julio II (1511, National Gallery de Londres) al Retrato de cardenal (1510-1511, Prado), de incierto modelo -se han barajado nombres como Julio de Médici o Hipólito de Este- pero de sagaz ideología; del aterciopelado retrato del escritor humanista Baldassarre Castiglione (1514-1515, Louvre) al rotundo busto de La Fornarina (1518-1519, Galería Nacional de Arte Antiguo de Roma), la panadera Margherita Luti que fue amante y modelo del pintor, cuya firma es visible en el brazalete que luce en su brazo izquierdo. Parece ser que Margherita también le posó para La Velata (1516, Galería Palatina), aunque algunos historiadores consideran que en este caso la retratada se trata de Lucrezia della Rovere.

También son del periodo romano el Retrato de joven (1516-1517, Museo Czartoryski) y algunos retratos dobles, que luego retomaron Holbein y Van Dyck, como el Autorretrato con un amigo (1518-1520, Louvre) -cuya identidad va entre su maestro de esgrima, su discípulo Giulio Romano o su amigo y cliente Giovanni Battista Branconio-, que aparece presentado al espectador por el artista, estableciéndose un juego de miradas, una cercanía y un cariñoso gesto con la mano en el hombro que fueron insólitos para la época. Hasta nos encontramos con un triple retrato, en sorprendente sesgo diagonal de intranquilidad manierista y prebarroca, del papa León X entre los cardenales Julio de Médici y Luis de Rossi (1518-1519, Uffizi).

Por último, destacar las dos versiones del retrato de Fedra Inghirami (1514-1516) -la del Museo Isabella Stewart Gardner de Boston parece ser una copia algo inferior de la versión que se conserva en la Galería Palatina de Florencia, seguramente porque no fue hecha expresamente para el retratado como la que se conserva en la galería florentina, sino para su familia- y el muy sensual retrato del banquero y mecenas Bindo Altoviti (1515, National Gallery de Washington), en cuya ejecución pudo intervenir ligeramente su discípulo Giulio Romano. Este último fue confundido en el pasado con un autorretrato de Rafael, hipótesis que ahora se descarta.