Giovanni Carlone mise mano alla decorazione del transetto con episodi tratti dagli Atti degli Apostoli. Dopo la sua morte il fratello Giovanni Battista completò le campate della navata centrale e le campate delle navate laterali con la collaborazione di Gioacchino Assereto. I Lomellini si rivolsero, infine, ad Andrea Ansaldo per la decorazione della cupola, prima vera e propria opera barocca di Genova. L'interessantissimo effetto illusionistico è ottenuto con finte architetture, concepite come un diaframma tra lo spazio reale e l'illusorio spazio dipinto.