In origine conteneva uno stupendo affresco di Agostino Ciampelli, che abbracciava tutta la superficie, divisa in vari compartimenti decorati in oro e nel mezzo vi era raffigurata la gloria di S. Bibiana tra nuvole e intorno i trofei del martirio. Il tutto dovrebbe essere andato perduto già prima del 1600, perché già le guide del tempo non ne fanno menzione. Testimonianza ne viene data da un olio su tela (m.1,60 x 1,285), detto `Sermone a S. Bibiana', che si conserva nella pina­coteca di Dallas, collezione W.B. Jordan (fotocopia in sacrestia) e da un acquerello su carta (cm.23,5x36,5) che si può ammirare nel Museo del Louvre di Parigi, nella stanza dei disegni.

L'intervento del Bernini consistette nella suddivisione della copertura in scomparti decorati da rosette, ma senza decorazioni, né affreschi. Gli ultimi restauri del tetto e soffitto sono del 1987.

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