Il celebre pittore umbro affrescò la volta del coro che negli anni subito precedenti era stato risistemato da Bramante. In una perfetta scansione geometrica fatta di ottagoni, ovali, edicole, grottesche, la raffigurazione centrale con la Vergine incoronata da Cristo è circondata da figure che celebrano la storia della Chiesa, dalle profezie (Sibille), alle testimonianze di chi visse vicino a Gesù (Evangelisti), fino ai grandi teologi successivi (Dottori).