As principais relíquias da Basílica estão no transepto. No altar papal, ao centro, está guardado o altar de madeira onde a tradição diz que o próprio São Pedro celebrou. Em 1368, o Papa Urbano V encarregou Giovanni di Stefano de criar o cibório que destaca a sua presença: nele, no topo, estão guardados os relicários com as cabeças de São Pedro e São Paulo. As doze pinturas que rodeiam o cibório são obras do século XV de Antoniazzo Romano e da sua escola.
Por cima do altar do Sacramento, à esquerda do transepto, encontra-se uma mesa que, segundo a tradição, fez parte da mesa da Última Ceia de Jesus.
O transepto sofreu uma completa reforma sob o pontificado de Clemente VIII, por ocasião do Jubileu de 1600, o que lhe conferiu o aspeto maneirista. Giacomo della Porta dirigiu a renovação arquitetónica, enquanto o Cavalier d’Arpino tratou da decoração com colaboradores, representando as histórias de Constantino.
