В 1340 году наступает последний решающий перелом в жизни Симоне Мартини. Как самый знаменитый итальянский живописец своего времени, он получает приглашение ко двору папы Бонифация VII в Авиньон, где мастер и умер в 1344 году. Здесь Симоне Мартини близко сходится с поэтом Петраркой, уже несколько лет проживавшим в Авиньоне. Поэт многократно упоминает Симоне Мартини в своих сонетах и ставит его выше Зевксиса и Фидия. Результатом дружбы между Петраркой и Симоне Мартини явился также портрет возлюбленной Петрарки, Лауры, к сожалению, теперь утерянный. Но один документ дружественных отношений между поэтом и живописцем сохранился. Это — заглавная миниатюра рукописи Вергилия, принадлежавшей Петрарке и теперь хранящейся в Амброзианской библиотеке в Милане. Миниатюра изображает Вергилия в момент поэтического вдохновения и его комментатора Сервия, который отдергивает прозрачную занавеску, скрывавшую поэта и указывает на него Энею, изображенному в виде римского легионера. Фигуры нижней деревенской сцены надо понимать, по-видимому, как намек на поэмы Вергилия — Георгику и Буколику. Миниатюра представляет собой единственную достоверную работу Симоне Мартини в области рукописной миниатюры, в которой сьенский мастер стяжал себе в свое время такую славу и в которой воспитал двух самых выдающихся сьенских миниатюристов — Никколо ди Сер Соццо Тельяччи и так называемого «Мастера кодекса Георгия». Миниатюра Виргилиева кодекса показывает важную перемену, происшедшую в стиле Симоне Мартини. Если до сих пор мы и отмечали сильное влияние северной готики на творчество сьенского мастера, то оно не могло заглушить итальянскую натуру искусства Симоне Мартини. Теперь же, в Авиньоне, он и по формам и по духу делается готиком, проникаясь чисто северным мировосприятием. Драпировка Вергилия, характерный готический изгиб Энея полностью отвечают идеалам тогдашних французских и фламандских миниатюристов.
С каждым годом пребывания Симоне Мартини в Авиньоне проникновение мастера в дух северного художественного мировосприятия становится все сильнее и глубже. В картине Ливерпульского музея, изображающей «Возвращение юного Христа из храма» и датированной 1342 годом, Симоне Мартини еще сохранил свою сьенскую грацию — в типе мадонны, особенно же в рыцарской позе юного белокурого Христа со сложенными на груди руками. Но абстрактный фон, отношение между фигурами и готической рамой и, главное, фигура Иосифа со сложным двойным поворотом тела и напряженной мимикой уже полностью примыкают к североготическому формопониманию. В последней, дошедшей до нас работе Симоне Мартини — в антверпенском алтаре — нет почти никаких следов итальянского происхождения мастера. Пока известно шесть частей, относящихся к этому полиптиху; четыре из них хранятся в Антверпене, одна — в Лувре и одна в Берлине. Две большие створки изображают «Благовещение»; в четырех маленьких картинах Симоне Мартини рассказывает историю «Страстей господних». Симоне, мастер пассивных эмоций и созерцательных состояний, захватывает здесь зрителя таким страстным порывом, таким кипучим водоворотом чувств, какие знакомы только северному искусству. В «Несении креста» два момента прежде всего бросаются в глаза. Во-первых, полное охлаждение интереса к завоеванию пространства, к пластической телесности фигур. Все внимание мастера сосредоточено на духовной характеристике, и в угоду ей Симоне приносит в жертву свою сьенскую грацию. Сквозь весь цикл проходит вопль отчаяния, жалоба страданий. Ни в одной итальянской картине того времени не найти такого обилия злобных гримас, уродливых поз, такой смеси типов и нарядов. Во-вторых, быстрота, стремительность, почти судорожность движений, столь отличная от недлительного, эпического темпа повествования итальянских фресковых циклов. Словно какая-то бешеная лавина низвергается композиция по плоскости картины сверху вниз. В третьей композиции цикла — «Снятие со креста» — движение с такой же чисто готической неудержимостью взметается снизу вверх. Но, пожалуй, высшего напряжения своей готической фантазии Симоне Мартини достигает в последней композиции — «Положение во гроб». Ритм композиции, падающей диагональю, здесь не менее стремителен, сила духовного выражения не менее потрясающа (взгляните на горько рыдающего Иоанна или на гримасу женщины, рвущей свои рыжие волосы). Но впечатление еще усиливается благодаря изумительно проведенному эффекту сгущающихся сумерек на фоне красного вечернего зарева. Перед нами — факт совершенно исключительного эволюционного значения — первый в истории европейской живописи опыт светового эффекта. Правда, Симоне Мартини разрешил свою световую проблему путем явного компромисса — преобладанием красных и желтых одежд и рыжих волос в группе оплакивающих. Но то обстоятельство, что он эту проблему почувствовал и осмелился поставить, сыграло решающую роль в дальнейшем развитии североевропейской живописи.