La estructura paleocristiana de Sixto III fue posteriormente modificada durante el periodo barroco. A lo largo del deambulatorio, se pintaron en el s. XVII cinco frescos que narran las gestas de Constantino. La narración comienza con la Aparición de la Cruz -en realidad, el monograma constantiniano con las iniciales griegas de Cristo-, que, según la tradición, tuvo lugar en octubre del año 312 en la zona de Saxa Rubra (Grottarossa, Roma), junto a la vía Flaminia. Continúa con la batalla del Puente Milvio, el 28 de octubre de 312, en la que Majencio, enemigo de Constantino, fue derrotado y resultó muerto.
Se ve luego la entrada en Roma de Constantino vencedor. Para celebrar su victoria, el Senado romano mandó erigir el arco triunfal situado junto al Coliseo, en el que se afirma que el emperador fue inspirado “por la divinidad”, con lo que cancela toda idea de politeísmo.
El cuarto fresco representa la destrucción de los ídolos y la exaltación de la Cruz, con referencia también a las excavaciones de Elena, madre del emperador, la primera “arqueóloga”. Elena mandó erigir la basílica del Santo Sepulcro en Jerusalén, y llevó a Roma la tierra de aquella excavación junto con las reliquias de la cruz, que puso luego en la basílica romana de la Santa Cruz para que quien se dirigiera a ésta pudiese vivir en Roma una “peregrinación a Jerusalén”.
El último fresco representa el Concilio de Nicea, el primer concilio ecuménico, del año 325, que fue convocado y presidido por el propio Constantino, probablemente en cuanto catecúmeno. En la pintura, el emperador hace quemar las acusaciones de los arrianos contra la fe católica y besa las heridas de los mártires.
Sobre los frescos aparecen diversos tondos con los bustos de Constantino y del Papa Urbano VIII, flanqueados por las iglesias restauradas por este pontífice en la edad barroca: San Pedro en el Vaticano, San Pablo en la vía Ostiense, San Lorenzo en el Verano, Santos Pedro y Marcelino en la vía Merulana, Santa Cruz de Jerusalén y el baptisterio lateranense.
