Centrinėje navoje ant piliorių sukabinti Dvylikos apaštalų paveikslai nutapyti Pranciškaus Smuglevičiaus.

Costantino Villani specialiai šiai šventovės erdvei nutapė 16 didelių paveikslų. Tai Lietuvoje išraiškingiausias paveikslų ciklas Šv. Rašto temomis. Žiūrint į altorių, kairėje pusėje pavaizduotos Naujojo Testamento temos, dešinėje – Senojo.

Dešinėje navoje, sienų plokštumose virš koplyčių tarp piliastrų, kabo aštuoni Senojo Testamento siužetus vaizduojantys paveikslai. Einant nuo šv. Kazimiero koplyčios link vargonų choro – „Žmogaus sutvėrimas“,
„Abelio nužudymas“, „Abraomo auka“, „Jokūbo sapnas“, „Juozapas kalėjime“, „Mozė ant Sinajaus kalno“, „Jozuės pergalė“, „Saliamono teismas“.

Kairėje pusėje kabo kiti aštuoni dailininko Costantino Villani paveikslai. Nuo zakristijos einant vargonų choro link – „Arkangelo Gabrieliaus apreiškimas Marijai“, „Jėzaus Kristaus gimimas“, „Kūdikių žudynės“, „Trijų Karalių pagarbinimas“, „Bėgimas į Egiptą“, „Kristaus krikštas“, „Kristaus guldymas į kapą“, „Šventosios Dvasios atsiuntimas“.

Didžiosios katedros rekonstrukcijos metu (1783–1801) Laurynas Gucevičius suprojektavo elipsės formos Šv. Vladislovo koplyčią. Joje išlikę freskų fragmentai su lotyniškais užrašais ZELUS (uolumas) ir FIDES (tikėjimas), o XIX a. viduryje įrengtame altoriuje stovi gipsinė šv. Vladislovo skulptūra (1861–1863, aut. Henrikas Dmochovskis). 2021 m. buvo atidengtas restauruotas kupolo dekoras su iliuzine tapyba.

Šv. Vladislovas – Vengrijos ir Vilniaus katedros globėjas, su kuriuo siejamos legendos apie stebuklus, karines pergales ir ligonių gydymą. Jis kartu su šv. vyskupu Stanislovu laikomas Vilniaus katedros globėju. Kalėdų laikotarpiu koplyčioje įrengiama prakartėlė.

Karališkoji (Valavičių) koplyčia, pastatyta XV a. pabaigoje Kazimiero Jogailaičio, buvo dedikuota Švč. M. Marijai, šv. Andriejui ir šv. Stanislovui. Joje buvo laidojami karališkosios šeimos nariai, o XVI–XVII a. koplyčia perstatyta ir išpuošta vyskupo Eustachijaus Valavičiaus rūpesčiu.

Altoriaus centre – XVII a. ovalus paveikslas „Nekaltai Pradėtoji Švč. Mergelė Marija“ su dviem stiuko alegorinėmis figūromis, kupole – evangelistai ir svarbiausi Marijos gyvenimo įvykiai: Apreiškimas, Apsilankymas, Dangun Ėmimas, karūnavimas. Išorinėje sienoje įmūryta XVI a. marmuro lenta su lotynišku įspėjimu, o vakarinėje – Pranciškaus Smuglevičiaus paveikslas „Šv. Jonas Nepomukas prieš karalių Vaclovą“.

Rytinėje sienoje pakabinta memorialinė lenta, primenanti koplyčios fundatorių vyskupą Eustachijų Valavičių (1572–1630). 2024 m. koplyčia atšventinta, jos altoriuje rasta ir gerbiama šv. Bonifaco relikvija.

Koplyčią 1476 m. fundavo LDK kancleris ir Vilniaus vaivada Mikalojus Kęsgailaitis iš Kęsgailų giminės. Iš pradžių ji buvo pašvęsta keliems šventiesiems, o laikui bėgant įgijo įvairius pavadinimus, siejamus su globėjais ir joje buvusiais meno kūriniais. Dėl šios pavadinimų kaitos istoriografijoje ji dažniausiai vadinama Kęsgailų Pirmąja koplyčia.

Iš senųjų meno kūrinių koplyčioje išliko keli paminklai: epitafinės lentos LDK didikui Mykolui Zaleckiui ir Mogiliovo arkivyskupui Vincentui Kliučinskiui, taip pat unikali rudo marmuro lenta, pasakojanti apie Vilniaus pranciškonų kankinius.

2020 m. restauruotoje koplyčioje įrengta moderni mensa su šv. Faustinos, pal. kun. Mykolo Sopočkos ir šv. Jono Pauliaus II relikvijomis bei Gailestingojo Jėzaus atvaizdu.

Šv. Stanislovo koplyčia – viena naujausių bei „slapčiausių“ koplyčių Katedroje atsirado tik po Lauryno Gucevičiaus Katedros rekonstrukcijos ir atskiros fundacijos ar oficialaus titulo niekada neturėjo. Iki L. Gucevičiaus perstatymo dabartinės koplyčios vietoje buvo šiaurinis įėjimas į Katedrą, rekonstrukcijos metu pastūmėtas Didžiojo altoriaus link. Atsiradusi uždara patalpa buvo naudojama kaip sandėlis iki 1837 m., kol architektas, Vilniaus klasicizmo atstovas prof. Karolis Podčašinskis (1790–1860) čia suprojektavo ir įrengė nekilnojamą Kristaus kapą. Nuo tada patalpa pradėta vadinti Išganytojo Karsto koplyčia. Koplyčia būdavo atidaroma tik Velykų tridieniui, visu kitu metų laiku būdavo laikoma uždaryta. Šioje koplyčioje du kartus metuose – Didįjį Penktadienį ir Didįjį Šeštadienį – būdavo išstatoma Didžioji Goštautų monstrancija.

Titulinio Katedros šventojo koplyčioje saugoma ir vertingiausia Vilniaus katedros brangenybė, seniausias relikvijorius Lietuvoje – „Šv. Stanislovo ranka“. Jis priklauso vadinamųjų „kalbančių“ relikvijorių tipui. Jo forma byloja apie viduje esančią relikviją – čia saugoma Krokuvos vyskupo šv. Stanislovo rankos kaulo dalis. Manoma, kad ant relikvijoriaus piršto užmautas žiedas su safyru kadaise priklausė kuriam nors vyskupui ir buvo paaukotas šv. Stanislovui kaip votas. 1503 m. dokumente rašyta, kad relikvijorius viešai pagarbiai katedroje išstatomas du kartus per metus, šventojo vyskupo iškilmių proga gegužės 8 ir rugsėjo 27 dienomis.

Istorinėje Šv. Petro koplyčioje nuo 2018 m. gerbiamos dviejų Lietuvos palaimintųjų vyskupų – pal. Jurgio Matulaičio (1871–1927 ir pal. Teofiliaus Matulionio (1873–1962) – relikvijos. Koplyčios centre, virš relikvijoriaus su pal. Jurgio relikvija, įkomponuota mozaika, sukurta Vatikano dirbtuvėse 1987-aisiais palaimintojo Jurgio beatifikacijos Romoje proga. Kairėje pusėje stovi pal. Teofiliaus relikvijorius, virš jo – kanoninis palaimintojo paveikslas.

Ankstesnius laikus mena koplyčios dešinėje stovintis vysk. Vladislovo Bandurskio (1865–1932) antkapinis paminklas, sukurtas žymaus skulptoriaus Stanislavo Horno Poplavskio (Stanisław Horno-Popławski) 1937 metais. Paties vyskupo palaikai perkelti į Lenkiją, tad išvaizdos panašumu išsiskiriantis paminklas atlieka memorialinę funkciją.

Laurynas Gucevičius, restauruodamas Vilniaus katedrą, šiaurinėje jos dalyje XVIII a. pristatė zakristiją, savo išorine struktūra simetrišką Šv. Kazimiero koplyčiai. Zakristija skirta pasirengimui liturginėms apeigoms, joje saugomi bažnytiniai rūbai, indai ir knygos, tai speciali vieta kunigo maldai ir susikaupimui besiruošiant apeigoms.

Arkikatedros didįjį altorių sudaro trys dalys. Pirmoji, įrengta kiek aukščiau už kitas, papuošta Dievo Apvaizdos ženklu; virš jo iškyla kryžius su Kristaus figūrėle. Antroji dalis išsiskiria puošniu tabernakuliu.

Tabernakulis – puošni dėžutė, skirta Švč. Sakramentui laikyti. Katedroje ji buvo papuošta iškaltais pasakojimais apie Didžiojo Ketvirtadienio įvykius: Paskutinę Vakarienę, Jėzaus patarnavimą mokiniams plaunant jų kojas, maldą Alyvų kalne. Tabernakulio viršuje įrengtas gaubtas kryžiui ar monstrancijai, šalia jo – Lietuvos ir Vilniaus vyskupijos globėjų – šv. Kazimiero ir šv. Stanislovo – skulptūrėlės.

Naujasis altorius, ant kurio dabar laikomos šv. Mišios, įrengtas 2007 m. pagal Vatikano II Susirinkimo nurodymus.

Šv. Kazimiero koplyčia – išskirtinė Vilniaus katedros puošmena ir ypatingas maldingumo centras, iki šiol traukiantis tiek turistus, tiek piligrimus.

Lietuvos didžiojo kunigaikščio Kazimiero (valdė 1440–1492) antrasis sūnus Kazimieras (1458–1484) pagarsėjo sugebėjimu valdyti ir pamaldžiu gyvenimo būdu. Mirė dar visai jaunas, buvo palaidotas Vilniaus katedroje, kur veikiai tikintieji ėmė patirti įvairias malones. Netrukus po mirties buvo pradėtas karalaičio kanonizacijos procesas. XVII a. pradžioje karalaitis oficialiai patvirtintas šventuoju, 1604 m. Vilniuje tai paminėta didelėmis iškilmėmis.

Dabartinė koplyčia statyta 1623–1636 metais valdovų Vazų – šv. Kazimiero brolio anūko Zigmanto ir proanūkio Vladislovo – iniciatyva. Ją projektavo ir statė puikūs italų architektai Matteo Castello ir Costante Tencalla. Tai buvo pirmasis (ir labai retas) pastatas Lietuvos Didžiojoje Kunigaikštystėje, kurio puošyboje vyrauja marmuras. Koplyčios išorė dekoruota mūsų kraštuose taip pat reto smiltainio plokštėmis. 1636 m. į koplyčią iškilmingai buvo perkeltos karalaičio relikvijos. XVII a. pabaigoje koplyčios kupolas ir altorius buvo papuošti itin meistriška stiuko lipdyba.

Koplyčios kupolo dekoras pasakoja apie šv. Kazimiero pamaldumą ir dorybes. Nišose tarp langų matomos nuosaikumą, teisingumą, tvirtumą ir protingumą simbolizuojančios skulptūros.

Teisingumo dorybę vaizduoja moteris, dešinėje rankoje laikanti svarstykles – gebėjimo atlyginti pagal nuopelnus simbolį. Kairėje rankoje – kalavijas, skirtas apginti doruosius ir nubausti kaltuosius. Šalia pavaizduotas strutis – teisingumo simbolis. Tikėta, kad šis paukštis gali suvirškinti net geležį, o visos jo plunksnos vienodo ilgio.

Tvirtumo dorybę simbolizuoja moteris, apsivilkusi šarvais. Dešinėje rankoje ji laiko ąžuolo lazdą, rodančią dvasios stiprybę. Kaire ranka remiasi į koloną, reiškiančią pastovumą. Šalia pavaizduotas liūtas – jėgos ir apdairaus elgesio simbolis.

Protingumo dorybę vaizduojanti moteris laiko veidrodį – savęs pažinimo simbolį. Dešinėje rankoje – žuvis, siejama su apmąstytu, neskubotu veikimu. Šalia pavaizduotas elnias, vadintas išmintingu gyvūnu, nes greitai bėgdamas neįsipainioja į brūzgynus.

Nuosaikumo dorybę vaizduojanti moteris skiedžia vyną vandeniu. Susivaldymą simbolizuoja ir šalia stovintis dramblys. Tikėta, kad gavęs daugiau nei įprasta pašaro, šis gyvūnas pusę jo atideda rytojui.

Kupolo burėse nutapytos keturios kompozicijos: virš įėjimo – „Skaistybė“ ir „Dorybė“ (aut. Pranciškus Smuglevičius), virš altoriaus – „Šv. Kazimiero giesmė Švč. Mergelei Marijai“ ir „Šv. Kazimieras lydimas į dangų“ (aut. Michelangelo Palloni). Aukščiausiame kupolo taške matomas balandis – Šventosios Dvasios simbolis.

Koplyčia, XVI a. funduota vyskupo Jono iš Lietuvos kunigaikščių, pašvęsta Šv. Marijai Magdalenai, vėliau vadinta Vyskupų, kadangi po ja esančioje kriptoje buvo laidojami Vilniaus katedros vyskupai. Ant šios koplyčios altoriaus esančiame tabernakulyje ilgą laiką saugotas Švenčiausiasis Sakramentas, tad prigijo ir šis titulas.

Koplyčios lubose nutapyta freska, vaizduojanti tarp dviejų angelų visus maldininkus laiminantį Kristus. XX a. pradžioje koplyčia išpuošta angelų figūromis ir eucharistiniais simboliais bei Jėzaus Kristaus monogramomis sgrafito technika. Darbų autorius – Jurgis Hoppenas.

Rytinėje sienoje įrengta vyskupui Antanui Pranciškui Audzevičiui (1833–1895) skirta epitafija. Balto marmuro lentoje paauksuotomis raidėmis iškaltas lotyniškas tekstas, po juo – Kristaus monograma-vardo santrumpa. Virš lentos – sukryžiuota vyskupo lazda ir kryžius, o aukščiau nišoje marmurinis vyskupo biustas. Virš altoriaus kabo nežinomo autoriaus XVIII a. paveikslas „Šv. Tomas“.

Pirmąją Manvydų koplyčią Vilniaus katedroje 1423 m. fundavo Albertas Manvydas, kartu su broliu Jurgiu Gedgaudu pasirinkdamas savo šventųjų globėjų vardus ir būdamas joje palaidotiems. Po 1475 m. koplyčia tapo Vilniaus vyskupo nuosavybe, o vėliau ja rūpinosi Jonas Glebavičius, susijęs su Manvydų gimine.

Lauryno Gucevičiaus rekonstrukcijos metu koplyčia šiek tiek pasislinko, užleisdama vietą pietiniam įėjimui. XIX a. kapitulos įrašai ją vadina šv. Pauliaus vardu, pagal altoriuje kabėjusį paveikslą. Interjeras dalinai sugadintas sovietmečiu; išlikusios tarpukariu Jurgio Hoppeno dekoruotos sienos ir lubos su šv. Pauliaus atsivertimo freska.

Koplyčią puošia Karolio Rafalavičiaus nutapyta Murillo paveikslo „Nekaltojo Prasidėjimo Švč. Mergelė Marija“ kopija, įsigyta apie 1858 m. Kun. Antano Zaleskio. 2000 m. dovanota Turino drobulės reprodukcija nuo 2021 m. gerbiama koplyčioje, taip pat pakabinta Meksikos Gvadalupės Švč. Mergelės Marijos paveikslo kopija.

XV a. pastatyta koplyčia priklausė didikų Goštautų šeimai, jos nariai laidoti po grindimis išmūrytoje kriptoje.

Rytinėje ir vakarinėje koplyčios sienose išliko du vertingi XVI a. antkapiai.
Pirmasis skirtas Lietuvos Didžiosios kunigaikštystės kancleriui Albertui Goštautui (aut. Bernardo Zanobi da Gianotti). Tai seniausias Lietuvos memorialinės skulptūros kūrinys, turintis ir gotikos, ir renesanso dailės bruožų. Antrasis antkapis skirtas vyskupui Pauliui (Povilui) Alšėniškiui (aut. Giovanni Maria Padovano).

Koplyčios puošmena – „Šv. Mykolo Dievo Motinos“, dažniau vadinamos „Sapiegų Madona“, paveikslas. Šis Švč. Mergelės Marijos atvaizdas su pranciškonų šventaisiais Pranciškumi ir Bernardinu jau nuo XVI a. garsėjo
malonėmis ir stebuklais. Anksčiau buvęs Bernardinų bažnyčioje, vėliau paveikslas ilgą laiką priklausė Šv. arkangelo Mykolo bernardinių vienuolyno bažnyčiai. Nuo šios šventovės fundatoriaus giminės ir kilo pavadinimas „Sapiegų Madona“. Bažnyčioje paveikslo akivaizdoje patirti stebuklai buvo registruojami, o 1750 m. rugsėjo 8 d. atvaizdas buvo vainikuotas popiežiaus Benedikto XIV atsiųstomis karūnomis (aptaisas ir karūnos neišliko). Tai – ketvirtasis vainikuotas šventasis atvaizdas Lietuvos Didžiojoje Kunigaikštystėje (antrasis pagal senumą dabartinėje Lietuvoje).

2020-iais Katedros bendruomenės pastangomis Dievo Motinos ir Kūdikėlio Jėzaus karūnos atkurtos ir vėl puošia paveikslą.

Koplyčia nuo 1989 m. pašvęsta sovietmečiu žuvusių, įkalintų, ištremtų žmonių atminimui. Koplyčioje įrengtos trys epitafijos Vilniaus vyskupams: Jonui Nepomukui Kosakovskiui (1755–1808), Mečislovui Reiniui (1884–1953) ir Julijonui Steponavičiui (1911–1991).Sienų nišose – aštuonios šventųjų skulptūros, virš jų matomi dorybių simbolius laikantys angeliukai (aut. Pranciškus Smuglevičius). Nukryžiuotojo skulptūra į koplyčią perkelta iš 1864 m. uždarytos Trinitorių bažnyčios.