La Cappella Maggiore è ornata da un magnifico crocifisso ligneo del Quattrocento, sul quale si possono vedere delle teste di cherubini dipinte. Sul fondo dell’abside si può vedere un enorme affresco che rappresenta la Madonna con il Bambino e San Petronio, opera di Franceschini e Quaini. Molto bello anche il coro in legno, abilmente intarsiato e diviso in 72 scanni, sempre del Quattrocento, opera di De’ Marchi; il ciborio dell’altare maggiore, della fine del 1500, è opera dell’architetto rinascimentale da Vignola.