Pero donde el pintor tenía que dejar sus más bellas obras no es en esas tablas sueltas o altares, sino en los frescos que pintó en el convento de San Marcos, que los dominicos de Fiesole poseían en la ciudad de Florencia. Estos frescos de Fra Angélico están pintados con profunda humildad en las paredes, sin disponer plafones con molduras, sino encuadrando cada composición en el muro blanco con una simple orla de color neutro. Cada celda, hoy vacía, tiene un prodigioso fresco con una escena del Evangelio o un recatado tema místico, en que muchas veces figura un santo dominico, como para advertir al fraile que habitará la estancia que también él debe participar constantemente de la contemplación de la vida de Cristo. En el corredor hay dos grandes frescos, uno con la Anunciación y el otro con la Virgen, en una bella perspectiva de pilastras, entre santos.
El claustro del convento de San Marcos tiene asimismo, encima de las puertas, pinturas del propio Fra Angélico, con los santos principales de la Orden dominicana, que enseñan las virtudes cristianas con su ejemplo. Con esa temática tan sencilla consigue el pintor crear una serie de maravillosas figuras. Por ejemplo, una luneta con una figura tan expresiva, que se ha hecho ya popular: la de San Pedro Mártir, que, poniéndose el dedo en los labios, recuerda a sus hermanos de la Orden la virtud del silencio. Sobre una puerta hay otro grupo con dos frailes que reciben al Cristo, representado como peregrino, tipo de radiante belleza, con la barba y cabellos rubios, extendiendo dulcemente los brazos pacíficos hacia sus huéspedes.
En la sala capitular pintó Fra Angélico, con técnica magistral, la Crucifixión, con todos los santos de la Orden dominicana que asisten a la escena del Calvario en unión de otros patriarcas y santos reunidos allí, al pie de las tres cruces, por el mismo piadoso dolor, dando al drama del Gólgota su valor perenne. En estas imágenes se quiere hacer evidente que la Crucifixión no es sólo un hecho histórico, sino un acto expiatorio al que debe asistir constantemente toda la cristiandad. En esta escena, hasta el paisaje que pintó Fra Angélico tiene este mismo valor de universalidad; es la llanura yerma de la muerte regada por la sangre que resbala del madero de la Cruz. Debajo de esta escena representó una serie de retratos de los generales y personajes de la Orden, alguno de ellos, como San Antonino de Florencia, contemporáneo del pintor.
Esta serie de frescos del convento de San Marcos es el más importante conjunto de obras de Fra Angélico; pero se conserva en el Vaticano una capilla completamente pintada al fresco por su mano. Fue Nicolás V, el papa humanista amigo de los florentinos, del que ya se ha hecho referencia en esta obra, quien encargó a Fra Angélico que pintara esta estancia, su capilla privada.
Esta obra del Vaticano subsiste intacta. Encerrada entre construcciones posteriores, es todavía un dulce rincón cuatrocentista, al lado mismo de la Capilla Sixtina y de las Logias y Estancias de Rafael. Por una ventana alta penetra una suave claridad; la capilla es pequeña, y de un vistazo puede abarcarse aquel conjunto tranquilo de los frescos de Fra Angélico, que llenan el techo y las cuatro paredes. Los asuntos son escenas de la vida de San Esteban y San Lorenzo, los dos diáconos mártires, ejemplos de la vida sacerdotal, como queriendo indicar que el Papa era también el sacerdote, el diácono por excelencia, el primer sacrificante; superior en jerarquía, pero no en calidad, a los demás sacerdotes de la Iglesia.
En la escena de San Lorenzo repartiendo limosnas a los pobres, éstos son verdaderos retratos directos de gentes del pueblo, llenos de aquella unción religiosa que produce la caridad en las almas sencillas. También en el cuadro que representa al Papa confiando los tesoros de la Iglesia a San Lorenzo, las figuras de los acólitos del pontífice parecen retratos de monsignori romanos de su tiempo; uno vuelve atrás la cabeza, inquieto, porque en aquel día de persecución llaman a la puerta los dos verdugos que buscan al pontífice para el sacrificio.
Fra Angélico murió en Roma y fue enterrado en la iglesia de la Minerva. El papa humanista Nicolás V compuso su epitafio.
Santo Domingo (detalle), de Fra Angélico (convento de San Marcos, Florencia). El Santo está sumido en la lectura a los pies de Cristo. En estos frescos de Fra Angélico apenas aparece el espíritu gotizante que caracterizaba sus primeras obras, tratadas al modo del miniaturista. El decorativismo y el preciosismo del ¡lustrador han desaparecido. Los colores son agrisados y terrosos, íntimos y modestos. La composición, absolutamente sencilla.