Во время реконструкции 1905 г. хранившиеся в капелле реликварии, раки, покровы и т.п., среди которых выделяется золотой крест со сценами жизни Спасителя (27х18 см), выполненными из смальты, времён Пасхалия I (817–824 гг.), были перемещены в музеи Ватикана, а святыни, переложенные в новые реликварии из золочёного серебра, были возвращены на место 13 сентября 1907 г. Над алтарём капеллы находится икона Спасителя на престоле (также известна как Нерукотворный образ Спасителя), выполненная темперой на тканевой основе, наклеенной на ореховую доску (142х70 см), ныне – под многослойной записью. Согласно преданиям, образ может происходить из Иерусалима (написан апостолом Лукой и завершён ангелом) или из Константинополя времени Льва Исавра (VIII в.). В действительности он создан в Риме при папе Иларии и впервые упоминается в «Liber Pontificalis» в жизнеописании папы Стефана II (752–757 гг.), который в 752 г. нёс образ на плечах, когда процессия двигалась к базилике Санта-Мария-Маджоре с молитвой об избавлении Рима от вторжения лангобардов. В том же источнике, в жизнеописании папы Льва IV (847–855 гг.), образ назван просто «sancta icona». Первое обновление иконы было проведено при Иоанне Х (914–928 гг.) – на её обороте был написан крест. Исследователи полагают, что уже при Иннокентии III (1198–1216 гг.) первоначальное изображение стало нечитаемым, образ был полностью закрыт серебряным окладом, поверх лика размещена шёлковая пелена с фронтальным изображением лика Спасителя, сохранившаяся до настоящего времени. Почитание образа привело к появлению многочисленных реплик. На своде алтарной части капеллы расположена мозаика конца XIII в. с изображением Христа Пантократора в медальоне на золотом фоне, окружённого четырьмя ангелами, в люнетах – мозаичные изображения святых Николая, Лаврентия, Стефана, Агнии, Петра, Павла. Недавние реставрация и расчистка мозаик позволили исследователям оценить их стиль, отражающий классицизирующую тенденцию римской изобразительной традиции при Николае III Орсини (1277–1280 гг.). Последние реставрации открыли цикл фресок XIII в., украшающих верх капеллы, создание которых ошибочно приписывалось Джованни Чимабуэ. Апсида триклиния папы Льва III – единственная сохранившаяся часть старого папского дворца. Её украшает мозаика, созданная, как полагают исследователи, в 798 г. (или до апреля 799 г.). Апсида была отреставрирована в 1625 г., а в 1743 г. мозаика была перенесена в специально устроенную нишу. В её конхе – композиция «Иисус Христос отсылает апостолов на проповедь». На арке по сторонам представлены две группы: справа – сидящий на троне апостол Пётр, протягивающий архиепископскую мантию (паллий) папе Льву и стяг (лабарум) Карлу Великому (в тот момент ещё королю, а не императору); слева – Иисус Христос, дарующий лабарум императору Константину I Великому и мантию апостолу Петру, фигура которого, по предположению Р. Краутхаймера, появилась во время реставрации 1625 г. вместо существовавшего раньше на этом месте образа папы Сильвестра. Изображение императора Константина I Великого на этой мозаике должно было напомнить Карлу Великому о роли императора как защитника и покровителя церкви. Новый этап в изучении истории Латеранского комплекса составили активные археологические работы 1934–1938 гг. Археолог Э. Йози проводил раскопки главного нефа базилики, не затрагивая остатки прежних построек на этом месте (Castra Equitum Singularium), тогда же была обнаружена древнейшая солея базилики. Следующие раскопки проходили под руководством Р. Краутхаймера и С. Корбетта в 1957–1958 гг.