Kaplica wybudowana na osi kościoła nakryta jest efektownym sklepieniem dziewięciopolowym, powtarzającym układ sklepienia w przęśle wschodnim prezbiterium katedry. Wnętrz zostało ozdobione za panowania Władysława Jagiełły bogatymi malowidłami bizantyńsko-ruskimi. Władca ten bardzo często zatrudniał malarzy ruskich, a ich dzieła znajdowały się w najważniejszych kościołach w Polsce (mi.n. w katedrze metropolitalnej w Gnieźnie, w kolegiatach w Sandomierzu i Wiślicy, w kaplicy zamkowej w Lublinie). Tak konsekwentne sięganie do wzorów sztuki prawosławnej próbowano tłumaczyć m.in. działaniami na rzecz unii Kościołów Zachodniego i Wschodniego. Jednak już Jan Długosz w swoich Kronikach stwierdził, że Jagiełło „przedkładał sztukę ortodoksyjną nad łacińską”, co można poczytywać za przejaw jasno określonego gustu.
Zdajemy sobie wszyscy dobrze sprawę, że wejść do tej Katedry nie można bez wzruszenia. Więcej powiem: nie można do niej wejść bez drżenia wewnętrznego, bez lęku bo zawiera się w niej - jak w mało której Katedrze świata - ogromna wielkość, którą przemawia do nas cała nasza historia, cała nasza przeszłość.
Kardynał Karol Wojtyła