E' stata elevata fino al tamburo da Giuliano da Maiano e voltata nella calotta da Giuliano da Sangallo (1499-1500). Tra il 1610 e il 1615 fu affrescata da Cristoforo Roncalli, detto il Pomarancio. Deperiti quegli affreschi e staccate alcune loro porzioni, la cupola fu nuovamente dipinta da Cesare Maccari tra il 1895 e il 1907.