Douze autels, ouvrage de Stagio Stagi, dont le dessin est attribué à Michel-Ange, avec de belles peintures, se trouvent placés le long des parois latérales du bras principal de la croisée, et l'un d'eux, celui qui est derrière la chaire, a un beau tableau d'Andrea del Sarto. On voit aussi sur les murs plusieurs toiles représentant des Bienheureux Pisans, tels que, en rentrant par une des 3 grandes portes, à gauche, le martyre du bienheureux Signoretto Alliata, par Benvenuti; la fondation de l'Hospice des Enfants Trouvés par le Bienheureux pisan Dominique Vernagalli, du peintre Gaetano Gandolfi; l'arrivée du Bienheureux Baudouin, archevêque pisan, en Sardaigne, au moment où il repousse le féroce juge d'Arborée, du peintre Joseph Collignon, le baptême de Lambert, fils du roi des Baléares, par Laurent Pêcheux de Lyon. A côté de ce tableau, se trouve l'autel dit des Anges, avec une très jolie peinture de Ventura Salimbeni; et dans le tableau qui le suit, la tête de saint Torpè sauvée des flots, par G. Bettino Ciguaroli, puis le martyre du même saint pisan, par Placide Costanzi. Revenant aux 3 portes principales, on voit à droite la prise d'habit de sainte Bona, pisane, par A. Cavallucci; sainte Ubaldesca, pisane, qui soigne une infirme pendant la nuit, éclairée par un flambeau, sujet peint avec une rare habileté par Dominique Calvi de Viterbo; le Serment de Richard Coeur de Lion, en faveur des Pisans, près de Tolémaïde, par Gius Bezzuoli; Eugène III célébrant la messe devant les évêques orientaux, par Jean Tempesti, pisan; le Bienheureux Pierre Gambacorti, pisan, devant le Pape Urbain IV, du peintre Sébastien Conca; et le même Bienheureux qui fonde l'ordre des Ermites de Saint-Jérôme, par Franç. Mancini. Dans l'autel contigu reposent les corps des saints martyrs Nicodème, disciple de J.-C., Gamaliele, maître de l'apôtre saint Paul, et Abibone, donnés aux Pisans par Godefroy de Bouillon, en 1100. Cet autel a été édifié sur un dessin de Michel-Ange. En face est un autre autel en marbre, travail de Lino.
Dans le transept Nord, on voit la Nativité, la Circoncision, l'Adoration des Mages, l'Aveugle-né, par Aurèle Lomi; la Dispute dans le Temple, par Pierre Torri, et une Vierge de Dom. Cresti. A l'extrémité de ce transept, est l'autel du Très-Saint Sacrement, qui a des gradins en argent, avec le précieux tabernacle, aussi en argent, dessiné par G.-B. Foggini, et exécuté par Séb. Tamburini de Pise, en 1692.
Derrière l'autel sont les statues de la Vierge, de l'Archange Gabriel, d'Adam et d'Eve, et plusieurs bas-reliefs de Franç. Mosca, dit le Moschino.
Les autres ouvrages en marbre sont du Stagi. Dans le haut, se trouvent la mosaïque de l'Annonciation, oeuvre de Gaddo Gaddi, et la Foi et la Charité, d'Antoine Marini. En face des plus petites nefs, on voit deux statues de Fancelli: sainte Marie-Madeleine et sainte Christine.
De ce bras du transept, on vient, en tournant à gauche, à l'autel de la Madone de Sous-les-Orgues, pour laquelle on a une vénération particulière, et dont l'effigie, de style byzantin, ne se découvre que dans de graves circonstances.
Sur le mur latéral est peinte la Nativité de la Vierge Marie, par Giacinto Corrado.
Nous voici au choeur. Le maître-autel, érigé en 1774, est composé de marbres très rares. Son grand Crucifix en bronze est de Jean de Bologne.
De chaque côté des deux chaires épiscopales, on voit des tableaux d'Andrea del Sarto.
Derrière l'autel, dans le pourtour de l'abside, sont disposées en plusieurs rangs des peintures d'excellents artistes tels que: le Beccafumi, De Labrugia, Sogliani, Sodoma, Salimbeni, Bélivert, Lomi, Guidotti, Rosselli, Manetti, Riminaldi, Gamberucci, Vannini et le Cinganelli. Ces tableaux représentent des sujets bibliques. Les peintures les plus élevées, des arcs au plafond, sont à fresque et représentent des scènes de la vie de la Vierge Marie, par Maruscelli; mais les prophètes sont du Poccetti.
Il faut aussi admirer les stalles du choeur, beau travail de marqueterie par Julien de Majano, par Jules de S. Gallo, par le Serravallino, par Dom de Mariotto et par Jean B. Cervelliera. La balustrade qui entoure le choeur est décorée d'ornements et d'arabesques avec marqueteries, jaspes, lapis-lazulis et d'autres marbres précieux. Les deux anges de bronze qui s'appuient sur cette balustrade sont de Jean de Bologne.