Les principales reliques de la Basilique se trouvent dans le transept. L'autel papal, au centre, abrite l'autel en bois sur lequel la tradition veut que saint Pierre lui-même ait célébré. En 1368, le pape Urbain V a commandé à Giovanni di Stefano le ciborium qui souligne sa présence : dans ce ciborium, au sommet, se trouvent des reliquaires avec les têtes de saint Pierre et de saint Paul. Les douze tableaux qui entourent le Ciborium sont l'œuvre d'Antoniazzo Romano et de son école au XVe siècle.
Au-dessus de l'autel du Sacrement, à gauche du transept, se trouve une table que la tradition considère comme ayant fait partie de la dernière Cène de Jésus.
Le transept a connu une rénovation totale sous le pontificat de Clément VIII, à l'occasion du Jubilé de 1600, qui lui a donné son aspect maniériste. Giacomo della Porta dirigea la rénovation architecturale, tandis que Cavalier d'Arpino s'occupa de la décoration avec des collaborateurs, représentant les histoires de Constantin.
