Entre los encargos más singulares que ocuparon a Rafael en Roma destaca por su temática no religiosa parte de la decoración al fresco de la Villa Farnesina, que el banquero sienés Agostino Chigi había encargado al arquitecto Baldassarre Peruzzi. Parece ser que Rafael también intervino en la arquitectura con el diseño del pabellón separado de la vivienda, supuestamente destinado al uso de caballerizas, así como con otras zonas arquitectónicas que fueron parcialmente destruidas en la desafortunada restauración sufrida en 1884.

La Villa Farnesina está considerada uno de los edificios más representativos de la arquitectura renacentista de principios del siglo XVI. Se convirtió en el prototipo de la villa suburbana romana y su construcción tuvo una resonancia considerable. Además de Rafael y su taller, en su decoración pictórica, iniciada a partir de 1511 una vez completadas las paredes, intervinieron el propio Peruzzi, Sebastiano del Piombo y Sodoma.

La primera de las dos aportaciones de Rafael en la pintura fue El triunfo de Galatea (1512) para la sala del mismo nombre. Empapado de ideales neoplatónicos, el tema pertenece a una obra de Ovidio, retomada más tarde en un poema por Poliziano, y presenta a la ninfa Galatea cabalgando las olas marinas sobre una cochinilla tirada por dos delfines. Amada por Polifemo, Galatea, en la belleza de su desnudez, aspira en cambio al amor divino, mientras que el tritón y las nereidas a su derecha, invadidos de una dramática sensualidad, se encuentran poseídos por el amor terrenal que los arrastra hacia las profundidades del mar.

La ninfa marina, envuelta por el viento que, arremolinándose, mueve su cabello dorado y la capa de color "rojo pompeyano" que la viste, se destaca de las otras figuras por su cuerpo delicado y por la libertad de la acción que la empuja hacia lo alto. Su pose escultural girada a la izquierda, versiona en un contexto mitológico la ya estudiada "Santa Catalina de Alejandría" (1508). De sabor clásico, con un profundo conocimiento de la pintura de la Roma antigua, la escena de El triunfo de Galatea, gracias a su expresividad y movimiento, puede compararse con el grandioso "Nacimiento de Venus" que un siglo antes pintara Botticelli.

El triunfo de Galatea, de forma rectangular (295 x 225 cm), se encuentra debajo de una luneta de Sebastiano del Piombo y junto al "Polifemo" pintado por el mismo artista. El esquema arquitectónico pintado y el techo son de Baldassarre Peruzzi y su escuela. En el pasado se consideraba que en este fresco de Rafael intervinieron ayudantes, en particular Giulio Romano; sin embargo, las restauraciones del siglo XX, que revelaron de paso las efectuadas en el XVII, demostraron que se trata de una obra completamente de la mano de Rafael.

Como ya sabemos, el elevado número de encargos que tuvo Rafael en Roma determinó la indispensable colaboración de discípulos como el mencionado Giulio Romano, y otros como Giovan Francesco Penni, Raffaellino del Colle o Giovanni da Udine. Todos ellos intervinieron en la segunda aportación del maestro a la decoración al fresco de la Villa Farnesina: la llamada "Logia de Psique" (detalle en la imagen superior), situada en la planta baja del edificio, a la que se accede por un atrio construido en el siglo XIX.

Como su propio nombre indica, está decorada con historias de Cupido y Psique tomadas de las leyendas de Apuleyo, las cuales se hallan delimitadas por grandes guirnaldas de frutos y flores. En este caso, Rafael se limitó al diseño, mientras que la ejecución de los frescos, fechada entre 1517 y 1518, se debe casi exclusivamente a los referidos colaboradores. Algunos expertos han relacionado a la protagonista Psique con Francesca Ordeaschi, amante de Agostino Chigi, que de cortesana ascendió al rango de esposa legítima del banquero.

Hasta que fue cerrada con un ventanal para protegerla, la "Logia de Psique" estaba hacia el exterior, lo que causó daños considerables a los frescos, que fueron repasados ​​por Carlo Maratta entre 1693-1694. Fue entonces cuando el yeso se reforzó con cobre, se pintaron los fondos azules y se rehicieron los contornos de las figuras. Parte de esas intervenciones se eliminaron en la restauración de 1930 para recobrar su aspecto original.