Las principales reliquias de la basílica se encuentran en el transepto. En el altar papal, que está en el centro, se custodia el altar de madera en el que, según la tradición, celebró san Pedro. El Papa Urbano V encargó en 1368 a Giovanni di Stefano el ciborio que subraya esta presencia. En este baldaquino, arriba, se custodian los relicarios con las cabezas de san Pedro y san Pablo. Las doce pinturas que rodean el ciborio son obras de Antoniazzo Romano y su escuela, realizadas en el s. XV.
Sobre el altar del Santísimo Sacramento, a la izquierda del transepto, se custodia una tabla que según la tradición formaba parte de la mesa de la Última cena de Jesús.
El transepto fue totalmente renovado bajo el pontificado de Clemente VIII, con ocasión del Jubileo del año 1600, lo que le dio su aspecto manierista. Giacomo della Porta dirigió los trabajos arquitectónicos, mientras que el Caballero de Arpino y sus colaboradores se ocuparon de la decoración representando historias de Constantino.
