Il tema iconografico principale, le storie di Costantino Magno, mira all'esaltazione della Chiesa, della sua vittoria sul paganesimo e al suo insediamento nella città di Roma. Si tratta di una celebrazione storico-politica che proseguiva le riflessioni della seconda e della terza stanza.
Lo zoccolo mostra finte specchiature marmoree con cariatidi sormontate dallo stemma Medici, alternati da episodi della vita di Costantino a monocromo. Sotto la Visione della croce il riquadro maggiore con l'Esercito di Costantino presso Roma e due minori con l'Ingresso in Roma; sotto la Battaglia di Ponte Milvio i Preparativi per la battaglia, Costantino interroga i prigionieri e il Ritrovamento del corpo di Massenzio negli scomparti maggiori, la Levata dal campo, e Nave con guerrieri recanti la testa di Massenzio in quelli minori; sotto il Battesimo di Costantino l'Ordine di bruciare gli editti contro i cristiani e la Fondazione della basilica vaticana; sotto la Donazione di Roma il Ritrovamento della croce, Silvestro guarisce Costantino dalla lebbra e l'Apparizione dei santi Pietro e Paolo a Costantino ammalato.
Negli sguanci tra le finestre si trovano poi episodi allegorici e storici di Perin del Vaga: Pagani convertiti che distruggono idoli, San Silvestro incatena il drago, Costantino torna con la madre Elena da Gerusalemme e San Gregorio compone un'omelia.
Il soffitto originario era composto da travi lignee. Nel 1582, sotto Gregorio XIII, venne sostituito da volte e decorato da affreschi, falsando l'effetto della decorazione sottostante. Il tema della decorazione è il Trionfo della religione cristiana, affidato al pittore siciliano Tommaso Laureti. Fu completato nel 1585.
Gli angoli della volta mostrano le imprese di Gregorio XIII, mentre il fregio presenta quattro episodi della vita di Costantino, sopra i quali si trovano gli elementi araldici di Sisto V. Il grande riquadro centrale mostra il Trionfo della religione cristiana, con allusioni alla distruzione dell'idolatria pagana sostituita con l'immagine di Cristo, come Costantino ordinò in tutto l'impero. Attorno al riquadro centrale si trovano otto regioni d'Italia, accoppiate su ciascuno dei quattro pennacchi, e tre continenti: Europa, Asia e Africa.
gli affreschi alle pareti
- Visione della croce
- Battaglia di Costantino contro Massenzio
- Battesimo di Costantino
- Donazione di Roma
Visione della croce
Battaglia di Costantino contro Massenzio
Battesimo di Costantino
Donazione di Roma
La Donazione di Costantino è l'episodio leggendario secondo cui l'imperatore romano fece dono a papa Silvestro I della città di Roma e dei territori pertinenti, fondando il potere temporale del vescovo di Roma. In realtà tale episodio è un falso storico, come provò già Lorenzo Valla nel 1440. I pontefici medicei, sotto i cui pontificati fu completata la decorazione, ignorarono però tale confutazione concludendo tutto il ciclo storico a celebrazione del papato proprio con questa scena.
La scena è ambientata all'interno di un edificio che ricorda l'antica basilica di San Pietro, con la lunga navata paleocristiana in prospettiva, l'abside decorata da mosaici e la tomba dell'apostolo Pietro con le colonne tortili in fondo presso l'altare. In secondo piano, dietro una serie di personaggi con pose riprese da altri affreschi raffaelleschi (l'Incendio di Borgo, la Messa di Bolsena) e che hanno il compito di dirigere l'occhio dello spettatore in profondità, si svolge la scena della donazione. Il papa, seduto sulla cattedra, riceve dall'imperatore una statua dorata della Dea Roma, simbolo della sovranità sulla città.
Vasari elencò vari ritratti tra i personaggi: Giulio Romano, Baldassarre Castiglione, Giovanni Pontano, il Marullo e altri.