5月6日，帝国军队进攻贾尼科洛山及梵蒂冈山的城墙。主帅查理公爵中了致命的枪伤，不久即死亡。帝国军同日攻占城墙。在圣伯多禄大殿的台阶上，瑞士卫队几乎全部战死，当值的189人中，仅有42人生还。卫队的奋勇作战，使教皇得以经秘密通道安全逃出。

因为主帅查理公爵的阵亡，部队陷入无纪律的放任状态：约1000个教皇首都及圣殿的守卫者被残酷地处决，然后开始了抢掠。教堂、修道院以及高级圣职的宫廷被破坏及搜掠。即使是亲帝国的枢机，也要向士兵付钱以保存财产。5月8日，与克勉七世有私仇的科隆枢机主教入城。跟他来的有他的封地的农民，他们在这里对先前因教皇命令而遭受的劫掠展开报复。不过主教知道城内惨状也不禁动容，在自己的宫殿收留了一些罗马市民。

经过三日蹂躏后，菲利柏特下令停止劫掠，但是大多数士兵都没有遵从。与此同时，克勉七世仍被困于圣天使城堡内。乌尔比诺公爵弗朗切斯科·玛丽亚一世·德拉罗维雷及萨卢佐侯爵萨卢佐的米凯莱·安东尼奥带了一些军队于6月1日到达罗马北方的蒙泰罗西，不过他们过度谨慎，以致错失了轻易地打败这时军纪已荡然无存的帝国军的机会。6月5日，克勉七世屈服，答应缴付4000杜卡特金币，另外又被要求付出赎金换取俘虏的自由。其它条件包括向神圣罗马帝国割地。威尼斯共和国也趁机占领切尔维亚及拉文纳。

神圣罗马帝国皇帝查理五世在西班牙听到罗马被攻陷后，很高兴教宗被他围困了，但是他当听到劫掠的残暴情形时大为震惊，否认应该对这种过度行为负责，却仍在6月6日逼迫教宗签订了羞辱的和约：教宗必须支付40万杜卡特给帝国军；把皮亚琴察、帕尔马、摩德纳和奥斯蒂亚割给查理。罗马陷落的消息传开后，费拉拉公国（意大利语：Ducato di Ferrara）趁机夺取雷焦、摩德纳；威尼斯共和国占领雷文纳；佛罗伦萨赶走美第奇家族而重新成为市民自主的共和国。

罗马居民死于事件当中者，估计从6000人到12000人不等，被掠夺的财物价值达1000万杜卡特。因为大量的尸体未受掩埋安置，爆发的传染病也使许多帝国军染病身亡。

1527年的兵灾与大掠带来欧洲史上最严重的文化惨剧。罗马永远失去了意大利文艺复兴的中心地位（较多地转移到威尼斯），不但终止了教宗身为文艺复兴艺术与建筑最大赞助者的工作，也代表1453年进入高峰的文艺复兴走到了时代的尽头。这可从十年后艺术史家兼画家乔尔乔·瓦萨里调查了罗马大劫掠的影响，详细记录了杰出学者与艺术家的悲惨遭遇：一部分被杀，一部分生活无以为继，只好靠打工为生，更多人逃离了罗马（主要逃到了威尼斯）；无论他们境遇如何，每个人的生活都受到重大影响和转折。瓦萨里评论说：“（1527年的）暴力让精细的灵魂堕落，并且忘记人生的主要目标。”

1527年后查理五世控制了教宗克勉七世，两方在1529年正式达成和解，让查理在1530年被正式加冕为神圣罗马皇帝兼意大利国王，从此也没有一个皇帝能够身兼意大利国王了；交换条件是查理出兵克勉七世的家乡佛罗伦萨共和国，帮助克勉七世出身的美第奇家族恢复统治（1527年市民趁罗马之劫的机会，推翻了美第奇家族），于是美第奇家族在查理的出兵下重回佛罗伦萨，而克勉七世的私生子亚历山德罗·德·麦地奇在隔年成为了佛罗伦萨世袭公爵。

至于提供关键大炮给查理五世的费拉拉公爵阿方索一世·德斯特（与克勉七世有仇，被开除教籍），则在1530年被教宗重新承认爵位、恢复教籍，更认可阿方索一世是摩德纳及雷焦的占有人。

罗马之劫也极大促成了1529年后英国一连串的宗教改革运动，因为英王亨利八世要求教宗同意他和王后凯瑟琳离婚，但凯瑟琳是西班牙公主、查理五世的姑姑，克勉七世不敢得罪查理而以拖延来拒绝英王，终使1533年亨利八世一气之下自立英国国教的新教派别，好让自己能够另娶侍女安妮·博林以诞下迫切需要的王子来继承王位。