Od roku 1498 informacje na temat działalności Machiavellego są znacznie obfitsze, w związku z jego rosnącym znaczeniem w rządzie Republiki, licznymi misjami dyplomatycznymi (ponad 20) i związaną z nimi korespondencją. Odbył liczne misje dyplomatyczne, m.in. na dwory Ludwika XII, Maksymiliana I i Juliusza II. Poznał też Cezara Borgię, syna papieża Aleksandra VI. Machiavelli stanął na czele kancelarii i będąc bliskim współpracownikiem Piera Soderiniego (od 1502), miał duży wpływ na politykę miasta. W 1505-1506 zrealizowano jego pomysł powołania z terytoriów florenckich milicję. Jej organizacja i wyszkolenie wzbudzały podziw współczesnych i były dumą Machiavellego. W 1507 został sekretarzem zreorganizowanej Rady Dziewięciu.
W 1511 papież Juliusz II zorganizował Ligę Świętą skierowaną przeciwko francuskim najeźdźcom i ich sojusznikom. W 1512 za przyzwoleniem papieskim Hiszpanie najechali ziemie Florencji, obalili republikę i przywrócili rządy Medyceuszy (Julian Medyceusz). Machiavelli jako wysoki urzędnik blisko związany z obalonym Soderinim, został zwolniony ze służby publicznej, na rok zakazano mu opuszczać terytorium Florencji i zakazano wstępu do pałacu rządowego. Musiał się bronić przed oskarżeniami, że spiskował przeciwko Medyceuszom już w 1513. Aresztowano go, zakuto w kajdany i torturowano na wahadle.