En 1482 María se casó con el segundo hijo del Condestable de Castilla, Iñigo Fernández de Velasco. Bajo su dominio Berlanga vivió su periodo de mayor esplendor ya que promovieron un gran programa de renovación arquitectónica en la villa que incluía la construcción de un nuevo edificio religioso -la colegiata-, un nuevo lugar de residencia -el palacio-, una fortaleza artillera, además de otros elementos decorativos como jardines y fuentes.
Así, a partir de 1522 comenzaron a construir una fortaleza artillera, en torno al antiguo castillo medieval, que fuera capaz de resistir los envites de la artillería. Por otro lado, desde 1526 se comenzaron a derruir las diez iglesias medievales que había en la villa con el fin de construir un único edificio religioso, la Colegiata. Una obra que supuso un gran coste, tanto económico como temporal, lo que conllevó que algunas partes del edificio quedaran inconclusas, tal y como ocurrió con la torre sur, o partes que ni tan siquiera se comenzaron, como el claustro.
Junto a la colegiata se proyectó el nuevo palacio de los Tovar con la idea de crear un conjunto monumental situado en la céntrica plaza de San Andrés, en donde además se construyó una fuente. Finalmente, los planes cambiaron a la muerte de María de Tovar ya que su hijo Juan decidió construir el palacio a los pies del cerro del castillo, donde se puede ver en la actualidad.
Juan de Tovar prosiguió con el programa de ennoblecimiento de la villa de Berlanga pero lo adecuó a sus propias necesidades, abandonando alguno de los proyectos y afrontando nuevas obras de diferente índole, como el hospital de San Antonio de Padua, situado extramuros de la villa frente a la puerta de Aguilera, junto a este se construyó la ermita de la Virgen de las Torres, un templo que actuó como capilla del mismo. En 1547 Juana Enríquez fundó el convento de las monjas Franciscanas Concepcionistas.
Durante estos años, Tomás Martínez, más conocido como Fray Tomás de Berlanga, volvió a su tierra natal después de su viaje al Nuevo Mundo, donde se había convertido en obispo de Tierra Firme y había descubierto en el archipiélago después conocido como Islas Galápagos. Fray Tomás regresó a Berlanga para pasar sus últimos años, en donde comenzó a construir al lado de la plaza del Mercado el convento de Santo Domingo. También adquirió la capilla de los Cristos en la Colegiata donde fue enterrado en 1551.
El siguiente Marqués de Berlanga, Iñigo Tovar y Velasco, continuó con las obras del palacio que había comenzado su padre, realizando una serie de reformas en el edificio y embelleciendo el conjunto con una serie de jardines dispuestos a diferentes alturas. También fue promotor de nuevas construcciones como la Puerta del Campo, entrada por la que actualmente se accede al cerro del castillo.