Il duomo di Siena è sicuramente dotato di cripta, che dovrebbe trovarsi sotto la cupola, in corrispondenza dell'antico presbiterio. I locali al livello inferiore vennero chiusi e riempiti di detriti per secoli, dopo che il "Duomo Nuovo" ebbe problemi di statica, richiedendo la demolizione di una parte di quanto costruito nei pressi del "Facciatone" incompiuto.
Nel 1999, durante lavori di ristrutturazione, venne alla luce uno di questi ambienti sotterranei,[78] una stanza coperta da 180 m² di affreschi duecenteschi, riempita di detriti e sigillata nel XIV secolo. Tali condizioni hanno garantito una conservazione sorprendentemente intatta degli affreschi nei loro colori straordinariamente vivaci. Sono in corso studi per la loro datazione ed attribuzione. Le pitture meglio conservate raffigurano Scene della Passione di Gesù, tra cui una Crocifissione e una Deposizione dalla Croce; altre, invece, la Visitazione di Maria, la Natività di Gesù e Santi. Si accede all'ambiente, oggi visitabile, da una porta raggiungibile tramite la scalinata di piazza San Giovanni, sormontata da una lunetta con motivi gotici.