В 1613 Монтеверди переехал в Венецию, где занял пост капельмейстера собора Сан-Марко. В этой должности он быстро восстановил профессиональный уровень музыкантов хора и инструменталистов (капелла находилась в упадке из-за нерационального расходования средств предшественником, Джулио Чезаре Мартиненго). Управляющие базиликой были рады заполучить такого исключительного музыканта как Монтеверди, потому что музыкальная часть богослужений находилась в упадке с момента смерти Джованни Кроче в 1609 году.

Около 1632 Монтеверди был рукоположен в священники. В последние годы жизни из-под его пера вышли два последних шедевра: Возвращение Улисса (Il ritorno d'Ulisse in patria, 1641), и историческая опера Коронация Поппеи (L'incoronazione di Poppea, 1642), в сюжетную основу которой легли события из жизни Римского императора Нерона. Коронация Поппеи считается кульминацией всего творчества Монтеверди. Она сочетает трагические, романтические и комические сцены (новый шаг в драматургии оперного жанра), более реалистичные портретные характеристики персонажей и мелодии, отличающиеся необычайной теплотой и чувственностью. Для исполнения оперы требовался небольшой оркестр, и также отводилась небольшая роль хору. На протяжении долгого времени, оперы Монтеверди рассматривались только как исторический и музыкальный факт. Начиная с 1960-х, Коронация Поппеи была возобновлена в репертуаре крупнейших оперных сцен мира.