Na pozostałościach dawnego starożytnego stadionu Domicjana z czasem pojawiły się domy, a nawet dwa oratoria – jedno z nich poświęcone było św. Agnieszce, ważnej dla Rzymian wczesnochrześcijańskiej męczenniczce, która tutaj ponoć dokonała swego żywota. W XV wieku przeniesiono w to miejsce targowisko, a w 1470 roku Antonio Pamphilj zakupił trzy budynki w południowo-zachodniej części placu, który niebawem został wybrukowany, a na jego południowo-wschodnim krańcu stanął mały kościół Nostra Signora del Sacro Cuore – parafia zamieszkałych w Rzymie Hiszpanów.  W połowie XVII wieku powstał tu, dominujący nad placem, wspaniały pałac rodu Pamphilj – Palazzo Pamphilj.  Wiązało się to z wyborem na papieża Giovanniego Battisty Pamphilja, który przybrał imię Innocenty X. To on, a jak twierdzą inni, jego ambitna szwagierka Olimpia Maidalchini, która dość miała targowego hałasu i nieporządku nielicującego z rezydencją rodu, postanowili stworzyć w tym miejscu coś na miarę starożytnych cesarzy – istne forum Pamphilj. Francesco Borromini doprowadził wodę do placu, a z dawnego cyrku Maksencjusza przywieziono egipski obelisk, na którego szczycie umieszczono gołębia z gałązką oliwną – herb rodu Pamphilj. Wokół niego powstało założenie rzeźbiarskie godne cesarzy, czyli Fontana dei Quattro Fiumi (fontanna Czterech Rzek) – jedno z najwybitniejszych kreacji rzeźbiarskich Gian Lorenzo Berniniego. Plac zdobią jeszcze dwie inne fontanny: Fontana del Moro i Fontana del Nettuno.

Na obrazach i starych rycinach widzimy Piazza Navona wypełniony wodą. Pomysł ten zainicjował papież, aby udobruchać lud Rzymu, niezadowolony z podniesienia podatków, a tym samym dostarczyć mu rozrywki w iście cesarskim stylu. Czyniono tak w miesiącu sierpniu – okresie największych upałów, ku uciesze gawiedzi, ale też arystokracji, z przyjemnością przemierzającej karetami zapełniony wodą akwen. Tradycja ta przetrwała aż do XIX wieku. Plac służył też przez wieki jako miejsce różnego rodzaju uroczystości i celebracji świąt, gdyż dzięki swej wielkości mógł pomieścić skupisko dużej liczby ludzi.

W momencie śmierci papieża Innocentego X w 1655 roku projekt forum Pamphilj był niedokończony, brakowało głównego elementu – kościoła Sant’Agnese in Agone, miejsca spoczynku papieża. Jego budowa ciągnęła się jeszcze wiele dziesięcioleci.