En el interior, las columnas añadidas para soportar la bóveda se decoraron con un apostolado románico, siendo este desde entonces unos de los rasgos más característicos del edificio.

En 1977 la Cámara sufrió el robo de estas joyas, siendo recuperadas en 1981 parcialmente desmontadas.

El suelo cuenta con tres tumbas excavadas en la tierra y perpendiculares a las entradas, por lo que su orientación es este-oeste.

En la remodelación del techo de la nave también se decoró con imágenes labradas en los arcos fajones.

[8]​ En la Crónica Silense, del siglo XII, se le atribuye igualmente su construcción a Alfonso II, citando expresamente la Capilla de Santa Leocadia y una estancia sobre ella para que los fieles pudiesen adorar el Arca Santa.

Además se ha considerado que estilísticamente pertenece a la época de este monarca.

[12]​[9]​ La cuestión sigue abierta a la espera de más hallazgos y excavaciones que confirmen una u otra opinión.

Hoy en día esta diferencia no se percibe pues al construir el coro catedralicio, adosado a la Cámara Santa, se desbastaron los muros de ambas construcciones para alinearlos con los del nuevo coro.

El acceso al vestíbulo desde el transepto se realizaba a través de una puerta a media altura que se alcanzaba mediante unas escaleras adosadas al muro del transepto.

[23]​ Dicha puerta está decorada con un arco conopial con cardinas, florón y repisa con la Cruz de los Ángeles.

Las dos puertas a media altura por las que se accedía al vestíbulo desde el brazo sur del transepto, anteriormente citadas, perdieron su función y fueron tapiadas, aunque siguen siendo perfectamente visibles en el muro sur del transepto.

La entrada a esta escalera fue adornada en 1901 con la portada gótica del coro, que estando en el centro de la catedral, fue desmontado en ese año para dejar la nave diáfana.