Nelle prime decadi del Seicento il Palio concluse il suo processo di trasferimento in Piazza del Campo e la sua trasformazione in festa popolare. La proposta di correre il Palio in Piazza venne ufficialmente al Comune l'11 luglio 1605.
Nel 1656, il Palio alla tonda assunse forma strutturalmente definitiva e cadenza regolare riunendo passione di popolo e di nobili. Ad essa si aggiunse l'ultimo elemento che mancava, in una città di tanto acceso misticismo: la dedica alla Madonna.
Il culto si accrebbe enormemente quando circolò la storia di un soldato spagnolo ubriaco che volle sparare un colpo di archibugio alla sacra immagine: l'archibugio scoppiò uccidendo sul colpo il sacrilego. La festa titolare intorno alla grande collegiata, che era sorta con rapidità inusitata per ospitare la sacra immagine, riguardò subito non il rione ma l'intera città, e dal 1656 la Madonna miracolosa di Provenzano ebbe il suo Palio popolare che si corse in Piazza del Campo tra le Contrade, come compimento della sua annuale festiva liturgia.
I fantini furono subito mercenari . Erano quei butteri bene in arnese che avevano giostrato nelle mischie delle bufalate e che portarono nei Palii alla tonda una virulenza che l'aristocratico Palio alla lunga aveva in misura assai minore. Dal 1657 si stabilì che i fantini corressero "alla bisdossa" ossia a pelo.
Attorno al 1666 vi fu l'istituzione della "tratta" (da trahere, tirare a sorte). L'assegnazione a sorte dei cavalli alle Contrade avveniva al prato di Camollia, fuori le mura. Nasceva il costume ricorrente e conservato fino ad oggi di scegliere un lotto omogeneo di cavalli.
Dal 1685 le Contrade furono obbligate a correre il Palio anche se avevano avuto un cattivo cavallo.La partecipazione alla festa divenne un onore e un obbligo civico. Le Contrade, intanto, proseguirono il loro processo di formazione. Da una parte cominciarono a darsi capitoli statutari, ossia vere costituzioni scritte, dall'altra si differenziarono nettamente dalle compagnie laicali con le quali erano vissute agli inizi in una simbiosi che si era rivelata scomoda.
Nei primi Palii alla tonda non mancarono drammi e contestazioni. Da allora a vincere il Palio sarebbe stato il cavallo, con o senza il fantino in groppa. E il barbero che vince "scosso" sarebbe rimasto per i senesi il segno più bello del favore del fato e della gioia.