Некоторые части старого дворца были включены в отдельно стоящее здание, возведённое по заказу папы Сикста V (1585–1590 гг.), объединившее Священную лестницу и капеллу римских епископов Санкта-Санкторум (Sancta Sanctorum – Святая святых); также в нём расположены ораторий святого Сильвестра (San Silvestro in Palatio), ораторий Сантиссимо-Сакраменто-аль-Латерано (Santissimo Sacramento al Laterano) и фрагмент триклиния папы Льва III (Triclinium Leoninum). Ведущую в капеллу Санкта-Санкторум парадную лестницу старого дворца из 28 мраморных ступеней в позднее Средневековье легенда отождествила с привезённой в Рим около 326 г. равноапостольной Еленой лестницей из дворца Понтия Пилата, по которой, согласно преданию, Спаситель поднимался на суд прокуратора в Страстную пятницу. Она получила название Священная лестница (Scala Santa или Scalae Pilati). Вплоть до времени пребывания на престоле папы Сикста V лестница и капелла Санкта-Санкторум были расположены недалеко друг от друга, но существовали как самостоятельные сооружения. Значительность реликвии исключала возможность её разбора при перестройке здания. В 1586 г. было принято решение сместить её, приблизив к капелле, для чего архитектор Доменико Фонтана разработал проект двухэтажного здания с лоджией на первом этаже. Архитектура здания перекликается с обликом Лоджии Благословений Латеранской базилики, построенной тем же зодчим. К Священной лестнице были добавлены четыре боковые (по две с каждой стороны), поднявшись по которым, можно было попасть в коридор, соединяющий все пять подъёмов, куда выходили и окна капеллы Санкта-Санкторум. На стенах и сводах над пятью лестницами коллектив художников под руководством Чезаре Неббиа и Джона Гуерры в 1588 г. изобразил сцены Ветхого и Нового Заветов, отобранные, согласно указаниям Тридентского собора, по принципу «библии для народа». Капелла Санкта-Санкторум в Средние века была частной папской молельней, в эпоху Возрождения эта роль перешла к Сикстинской капелле в Ватикане. Изначально капелла была посвящена святому Лаврентию (San Lorenzo in Palatio) и лишь в IX в. получила современное название. Первоначально она находилась на верхнем этаже папского дворца. Первые упоминания капеллы как хранилища реликвий исследователи относят ко времени понтификата Пелагия II (579–590 гг.). Исследователям известно, что папа Лев III (795–810 гг.) возвёл здесь кипарисовый алтарь (находится под современным алтарём), заменённый при Николае III (1277–1280 гг.), освятившем обновлённую капеллу 4 июня 1278 или 1279 г. Квадратное в плане помещение капеллы перекрыто крестовым сводом, опирающимся на четыре угловые колонны с композитными капителями. Стены на высоту 4 м облицованы полихромным камнем, наборный каменный пол выполнен в мастерской Космати (1278 г.). Алтарная часть, перекрытая полуциркульным сводом, отделена от основного помещения колоннами. Алтарь, окружённый массивной решёткой и пилястрами, происходящими из античных сооружений, содержит христианские реликвии, многие из которых исследователи относят к периоду до разделения Западной и Восточной церквей.