A metà del 1361, fuggendo una nuova epidemia di peste che aveva colpito Milano, Petrarca si trasferisce a Padova, dove godeva di un canonicato, su invito di Francesco da Carrara; nella città lombarda non tornerà più stabilmente. A Padova rimase per circa un anno, ma i frequenti spostamenti testimoniano un'inquietudine che si risolse in parte con il trasferimento a Venezia, alla fine del 1362. Venezia fu, come disse il Billanovich, «quasi un suo feudo»: i suoi contatti con la città lagunare erano del resto iniziati ben prima che vi si stabilisse. Già in una lettera a Luca Cristiani del 19 maggio 1349 (Familiares VIII, 5, testo gamma) il Petrarca parla in termini entusiastici del doge Andrea Dandolo, con il quale avrebbe avuto di lì a qualche anno uno scambio epistolare a metà tra il personale e l'ufficiale (Fam. XI, 8; XV, 4; XVIII, 16).

In missione per conto dei Visconti nel 1354, aveva conosciuto il gran Cancelliere della Repubblica Benintendi Ravagnani, destinato a intavolare con lui un proficuo colloquio, cui permise di far copia delle sue lettere, le quali si diffusero così negli ambienti cancellereschi e intellettuali della città. Questo clima favorevole fu probabilmente uno dei fattori che lo indussero a stabilirsi in laguna: la Repubblica, a istanza del Ravagnani, gli offriva Palazzo Molin, una bella residenza sulla riva degli Schiavoni non lontano da Palazzo Ducale, in cambio del lascito post mortem della propria biblioteca a San Marco, accordo che, per ragioni non chiare, rimase lettera morta. Petrarca, che ormai è senza dubbio il più prestigioso intellettuale del tempo, partecipa alla vita politica e culturale della città lagunare, anche se ciò non gli impedisce di mantenere stretti rapporti con Milano (su invito di Galeazzo Visconti era solito passare l'estate a Pavia), rapporti che continuavano a sollevare perplessità tra amici e ammiratrori, o di trascorrere periodi più o meno lunghi a Padova.

Durante le celebrazioni per la vittoria di Creta nel 1364, il poeta sedette per due giorni a fianco del doge Lorenzo Celsi, «ad dexteram eius», mentre, sul piano personale, l'amicizia devota di Benintendi fu di stimolo per le "grandi giunte" al Bucolicum Carmen. Il suo magistero influenzò le idee correnti nella Cancelleria veneziana e lo sviluppo stesso dell'umanesimo veneto. Nel 1367 venne attaccato da quattro giovani aristotelici della città, che lo avevano definito «virum bonum ydiotam» ("un onesto ignorante"): a loro riservò l'opera sua più specificamente "veneziana", l'invettiva De sui ipsius et multorum ignorantia. Anche il periodo veneziano (1362'1367) risultò dunque particolarmente fertile sotto il profilo letterario: oltre alle opere menzionate, Petrarca culmina la composizione e sistemazione delle Familiares e dà inizio alla serie delle Seniles, dedicate a Francesco Nelli, senza peraltro cessare di ritoccare la sua produzione precedente, sia latina che volgare. A Venezia lo raggiungono sua figlia e suo genero insieme con la nipotina Eletta, nata nel 1364. Un altro nipote, Francesco, nasce nel 1366, ma muore all'età di due anni.

A Padova torna a dimorare agli inizi del 1368, probabilmente perché il nuovo doge, Marco Corner, non gli era particolarmente favorevole, e per le cortesi insistenze di Francesco da Carrara, che lo aveva scelto come compagno per recarsi in ambasciata presso Carlo IV che, alleatosi col papa, era sceso in Italia per opporsi ai piani dei Visconti e dei suoi alleati. In aprile parte alla volta di Udine assieme allo stesso Carrara e al vescovo di Padova per incontrare l'imperatore. A Padova strinse nuove amicizie, in particolare con il modesto Lombardo Della Seta, personaggio che ebbe un certo ruolo per la fama postuma del poeta. Il da Carrara lo esortava ora a riprendere il suo De viris illustribus, ed è molto probabile che effettivamente in questo periodo il Petrarca imprendesse il De gestis Cesaris. Alla fine del 1369 Urbano V lo invitava personalmente a Roma: Petrarca, che usciva da una seria malattia, promise di accontentarlo, ma possiamo supporre che, ormai sessantacinquenne, lo attraesse di più la prospettiva del ritiro nella casa di Arquà, che stava costruendo su un terreno regalatogli da Francesco da Carrara.