La volta è composta da un lungo rettangolo centrale retto da spicchi (o vele) e pennacchi di volte a crociera dimezzate, che architettonicamente si definisce volta unghiata. La decorazione si ispira alle volte quadrate della Domus Aurea, riscoperte proprio in quegli anni e oggetto di frequentissima emulazione tra gli artisti della generazione, ma traspone il modello su una tipologia architettonica medievale, con le crociere. Il lati lunghi hanno quattro vele a sfondo oro-giallo e tre pennacchi a sfondo blu, mentre i lati brevi presentano un pennacchio giallo e due vele rosse. Gli sgargianti colori sono poi coperti da fitte grottesche all'antica[2].

Il rettangolo centrale è suddiviso in fregi e scomparti geometrici, ispirati alla Volta Dorata e alla Volta degli Stucchi della reggia neroniana, con al centro lo stemma Piccolomini entro una ghirlanda. Negli scomparti, attribuiti nell'esecuzione pittorica a Girolamo del Pacchia, si trovano le Virtù e miti pagani ispirati a rilievi sui sarcofagi. Per quattro delle Virtù si è anche proposto il nome del miniatore Littifredi Corbizi, a Siena nel 1494 e forse già a fianco del Pinturicchio nell'Appartamento Borgia[2].

La scenetta del Ratto di Proserpina venne ripresa sicuramente da un disegno fatto da Amico Aspertini di una sarcofago romano, oggi nel Codice Wolfegg (cc. 36v-37r). L'Aspertini infatti aggiunse una figura maschile su un carro trainato da due serpenti nel punto in cui il rilievo del sarcofago è rotto (esso è visibile oggi al Louvre), dove invece, nell'integrità, si trovava la madre di Proserpina, Cerere. Il Pinturicchio o chi per lui vide e copiò il disegno, lo interpretò come Saturno, attribuendogli l'insolito traino di serpenti invece dei consueti cavalli neri[2].

La volta segnò una delle più complesse testimonianze della reinvenzione di temi antichi in quegli anni, all'insegna di una rinascenza reale in contrasto con l'erudizione capziosa e la reinvenzione fantastica del primo Quattrocento[3].