La Cappella di San Domenico è stata costruita in stile barocco all’inizio del XVII secolo dall’architetto Floriano Ambrosini in sostituzione dell’antica cappella gotica del Duecento, dove si trovavano le reliquie di San Domenico. La cappella è imponente: misura 38 metri in altezza, 13,60 in larghezza e 23,80 in lunghezza, oltre ad essere sopraelevata di 1,5 metri dal piano della Basilica. Al suo interno si trova l’Arca di San Domenico, dove riposano i resti del Santo. I grandi dipinti delle pareti laterali rappresentano alcuni dei miracoli da lui compiuti: a sinistra c’è “Il miracolo del libro che resiste al fuoco” di Lionello Spada, e a destra “Il miracolo del fanciullo risuscitato”, di Alessandro Tiarini. Le tele che si trovano più indietro, quelle più grandi, sono opera di Donducci, detto il Mastelletta, e rappresentano “Il miracolo della resurrezione di Napoleone Orsini” e “Il miracolo della resurrezione dei pellegrini annegati”. Il meraviglioso affresco dell’abside è stato realizzato all’inizio del 1600 da Guido Reni, e rappresenta la “Gloria di San Domenico”. Sulla parete di fondo si possono vedere sette statue, che rappresentano le quattro Virtù Cardinali e le tre Virtù Teologali.