Il registro decorativo delle pareti della Grotta di Diana, compreso tra la zoccolatura di base che lo separa dal pavimento e tra lo spesso cornicione (articolato in numerose modanature dalle diverse sporgenze) in corrispondenza della linea d’imposta delle volte del soffitto, riveste l’intera fascia parietale in un continuum ornamentale realizzato a mosaico rustico con rilievi modellati in stucco. La scansione decorativa è spartita in senso verticale delle fasce a candelabre che si svolgono in coincidenza dei pilastri degli archi (tali elementi ornamentali, suddivisi in un motivo minore ed in uno maggiore, si ripresentano sostanzialmente uguali in tutto il complesso). Presso il vestibolo d’ingresso le pareti opposte di sinistra e destra si articolano in due nicchie che in origine ospitavano statue antiche: la parte destra è molto meglio conservata dell’altra quasi divenuta illeggibile. I lussureggianti rilievi che circondano le due nicchie (a coppie identiche per parte) si snodano in girali e nastri che sostengono cartelle con gli stemmi estensi e tropaion con armature e scudi. La camera centrale era arricchita in corrispondenza dei pilastri da sei cariatidi canefore: due singole erano poste ai lati dell’arco di accesso alla camera centrale del ninfeo (si conserva solo quella di destra) e due coppie inquadravano il nicchione di fondo con la fontana rustica maggiore (della coppia sinistra rimane solo una canefora). Le pareti dei bracci di sinistra e di destra accolgono due grandi scene mitologiche per parte, svolte a rilievo: Contesa tra Minerva e Nettuno per il possesso dell'Attica (braccio sinistro a sinistra), Minerva e le Muse (braccio sinistro a destra), Diana e Atteone (braccio destro a sinistra), Apollo e Dafne (braccio destro a destra). La nicchia della fontana minore è attorniata da una sontuosa decorazione laterale con girali e tralci arricchiti dai pomi dorati delle Esperidi, conclusa poi in alto da una lunetta ornata da una coppia di cornucopie affrontate. Le pareti della loggia mostrano un apparato decorativo molto deteriorato per via dell’esposizione più diretta con l’esterno: le mostre di porta a mosaico rustico contornano le tre aperture architravate, mentre motivi a rilievo con girali ed elementi antropomorfi ornano le pareti