Il Giubileo del 1700 fu l'occasione per l'inizio dei lavori di ristrutturazione della chiesa michelangiolesca. L'allora priore della Certosa di Santa Maria degli Angeli, G. M. Roccaforte, fece chiudere l'ingresso al transetto verso via Pia per creare una grande cappella in onore del santo fondatore dell'Ordine dei Certosini. Su disegno di Carlo Maratta, la cappella ebbe una sontuosa decorazione scenografica che abbraccia l'altare dipinto illusionisticamente con quattro colonne di serpentino che reggono una movimentata trabeazione dal frontone spezzato e stemma dedicatorio. Il tutto contenuto in un finto coro con nicchie e statue che, insieme alle finte architetture delle pareti, fu dipinto dal Balletti e dal Paradisi. 

Nel 1864 l'architetto Francesco Fontana tradusse in marmo la mensa eucaristica preesistente, impreziosendola con giallo antico, pavonazzetto, onice, alabastro, lapislazzuli, portoro, verde antico africano, rosso di Francia.

La volta a crociera venne affrescata, con le figure dei quattro evangelisti, da Andrea Procaccini (1671-1734), mentre la rimanente decorazione fu dipinta da Antonio Biccherai, attivo a Roma nella prima metà del '700, scolaro del Conca e del Baciccia. Sulla parete destra le due statue della "Meditazione" e della "Preghiera", la prima del 1874 e la seconda del 1875, sono copie di gesso di quelle poste all'ingresso del cimitero monumentale del Verano a Roma, realizzate dallo scultore Francesco Fabi-Altini da Fabriano (1830-1906) in una plasticità di stampo neoclassico.

La parete di sinistra mostra l'organo monumentale costruito negli anni '90 da Bartélémy Formentelli, composto da 77 registri distribuiti su quattro tastiere a pedaliera, a trasmissione integralmente meccanica sospesa. Si tratta di un esempio unico in Europa per la sua mole di fusione tra il gusto italiano e quello francese e rispecchia le esperienze e le culture del suo artefice. L'organo, tutto costruito in legni masselli di ciliegio, noce e castagno, è dotato di 5000 canne di stagno lavorate a mano e si può considerare una delle più importanti espressioni di autentico artigianato dei nostri tempi.