L'interno della cappella ha la tipica impostazione architettonica trecentesca. Gli affreschi sono separati da cornici simili alle fasce decorative dei costolini della volta a vele. Le scene sono disposte su tre registri. In una parete si apre un'alta finestra trilobata, intorno alla quale continuano gli affreschi. La base degli affreschi è costituita da un alto zoccolo decorato a finti marmi. Le scene raffigurano: San lorenzo che distribuisce ai poveri i beni della chiesa; il Santo di fronte all'imperatore decio; Madonna con Bambino in trono e San Venanzo; figura di piangente (Maddalena?); prima flagellazione del Santo alla colonna; il supplizio degli aculei; il Santo di fronte all'imperatore Valeriano; il Santo battezza il Prefetto Ippolito; il Santo e il miracolato Lucillo; seconda Flagellazione del Santo; ultimo supplizio della graticola