Le più note sono quelle intitolate Missa brevis, Iste Confessor, Aeterna Christi munera, Dies sanctificatus (a 4 voci); Salve Regina, Vestiva i colli (a 5 voci); Papae Marcelli (a 6 voci).Composta intorno al 1562, nel periodo in cui venivano promulgate dal Concilio di Trento le disposizioni per la musica sacra, e pubblicata cinque anni dopo, la messa al Papa Marcello II è molto nota, almeno come titolo. E' falsa la notizia riferita dal Baini che l'ascolto di questa messa avvia evitato alle composizioni polifoniche sacre il previsto (o prevedibile) ostracismo del consesso tridentino. E' vero, invece, che in essa è attuato, con superiore eccellenza, l'impegno di intelligibilità del testo, invocata dalla commissione cardinalizia preposta alla riforma della musica sacra
Le messe sono ritenute il momento più alto della produzione palestriniana; in esse si esprimono compiutamente il senso della costruzione ampia (e non è chi non veda l'analogia con la basilica e la cupola di S. Pietro che Michelangelo progettava in quegli anni), l'abilità contrappuntistica, la duttilità espressiva. Di solito nel Kyrie, nell'Agnus Dei e più ancora nel Sanctus prevale la scrittura contrappuntistica mentre nel Gloria e nel Credo sono accentuati gli andamenti omoritmici, i quali consentono una sillabazione che favorisce la percezione del testo