Приобретя в антикварной лавке старый восточный щит из тополевой доски и натянув на него холст, Караваджо приступил к написанию «Головы Медузы» (60x55). Он выкинул из головы рассказ краснобая-заказчика, послание Горация и попытался передать языком живописи неизобразимое, то есть запечатлеть крик, вырвавшийся изо рта отрубленной головы. Нечто подобное он уже старался передать в «Юноше, укушенном ящерицей», выразив боль на лице героя и инстинктивное движение его рук. На этот раз на картине голову позировавшего Марио вместо волос он украсил извивающимися и злобно шипящими змейками, которые стремятся уползти в сторону с поверхности щита. Тем самым художнику удаётся добиться поразительной иллюзии — под воздействием его кисти выпуклый щит превращается в вогнутую поверхность, на которой отрубленная голова с искажённым от ужаса лицом вопит от боли, источая потоки крови.
Как и Леонардо в своих рисунках-штудиях или в утраченной «Медузе», о которой можно судить благодаря рассказу Вазари, Караваджо тщится передать эмоциональное состояние и мимику лица в предсмертных муках, чудом избегая опасности впасть в изощрённую стилизацию, столь свойственную маньеристам, или в чуждый ему экспрессионизм. Глубоко новаторское истолкование мифа в его первооснове подверглось критике со стороны некоторых исследователей. Уже упоминавшийся автор известного труда «Цицерон» Буркхардт язвительно заметил, что «Голова Медузы» — это всего лишь изображение «орущего парня, у которого вырывают зуб».
Прежде чем картину отправили во Флоренцию, её увидели многие ценители, а поэты избрали её объектом вдохновения, дав волю фантазии. Пожалуй, самым удачным, кроме опусов Милези, Муртолы, Орси и других, оказалось посвященное «Голове Медузы» пространное стихотворение Джамбаттисты Марино, полное восторженных эпитетов. Обращаясь к Караваджо, поэт сумел подметить в картине то главное, что проглядели остальные: 44
«Голова Медузы», как верный талисман, охраняла дом Медичи от всех напастей и никогда не покидала Флоренцию. А жизнь во дворце между тем шла своим чередом. Помимо увлечения музыкой, живописью и археологией, кардинал дель Монте уделял немало времени изучению ботаники и минералогии. В круг его обширных интересов входили также химия и фармакология. В отличие от брата Гвидобальдо, поборника точных наук, кардиналу было не чуждо увлечение алхимией, о чём он не любил распространяться, особенно перед братом, смотревшим с подозрением на такого рода занятия. Большой любитель светских развлечений, кардинал побаивался учёного брата, жившего аскетом и осуждавшего празднолюбие. Пожалуй, трудно было заподозрить Гвидобальдо в строгой приверженности вере, но он свято следовал старинному девизу
Чтобы не вызывать нареканий со стороны аскета-брата и чувствовать себя более раскованно, в ноябре 1596 года кардинал приобрёл для своих негласных увеселений и «научных» занятий алхимией небольшую виллу в парке Людовизи за воротами Порта-Пинчана, которая стала называться
Дабы украсить «уголок отдохновения», как называл его кардинал, он поручил своему художнику расписать потолок одной из зал, где проводились химические эксперименты. Это первый и единственный опыт настенной живописи у Караваджо, причем живописи маслом, а не фресковой — темперными красками по сырой штукатурке. Можно согласиться с мнением некоторых исследователей, что автор исходил из хорошо известных росписей плафона зала Психей дворца Те в Мантуе. Созданные там Джулио Романо фрески поражают объёмной моделировкой фигур и бросающимся в глаза изощрённым эротизмом. Возможно, что Караваджо видел этот фресковый цикл воочию или был с ним знаком по литографиям.