El cuadro aparece firmado en el papel que sostiene el pontífice, donde se lee: «Alla santa di Nro Sigre / Innocencio Xº / Per / Diego de Silva / Velázquez dela Ca / mera di S. Mte Cattca» En aquella época no era habitual que los papas accediesen a posar para artistas extranjeros.El pontífice obsequió a Velázquez con una medalla y una cadena de oro, que figurarían entre los bienes del pintor cuando este falleció.Del retrato original conservado en Roma derivan diversas versiones de autoría discutida, dispersas en varios países.Todas ellas son de formato menor, con el personaje reducido a busto, omitiendo sus manos y el sillón visibles en el cuadro original.Esta obra fue incluida (catalogada como autógrafa) en la exposición Velázquez y la familia de Felipe IV celebrada en el Museo del Prado en 2013-14.Velázquez no idealiza el cutis del papa dándole un tono nacarado, sino que lo representa rojizo y con una barba desmañada, más de acuerdo con la realidad.El artista contemporáneo Francis Bacon realizó unas 40 interpretaciones sobre esta obra, tanto del mismo formato como en encuadres limitados a la cabeza.
Una de las dos hojas con dibujos parciales del papa, presumibles apuntes tomados por Velázquez para el cuadro final. Ambas hojas se dieron a conocer en 1976 como pertenecientes a la colección T. Allen Heinrich de Toronto.