La volta a padiglione si accorda alle pareti mediante pennacchi e lunette. Cordonature in stucco sottolineano il riquadro centrale, i pennacchi e le lunette e al tempo stesso ripartiscono la volta decorata a grottesche, in quattro campiture. L'episodio del riquadro centrale, oggi ammalorato, doveva rappresentare Diana e Endimione, secondo antiche testimonianze che l'attribuivano a Bernardino Campi. Nelle grottesche si sviluppano vivaci invenzioni di carattere mitologico; negli spigoli sono raffigurati putti che giocano con animali selvatici; nelle lunette sono rappresentate divinità olimpiche, mentre nei riquadri campiti nella zona delle grottesche sono dipinti episodi della storia di Diana e Atteone