[[Bestand:Martyrdom Michelangelo.jpg|thumb|250px|thumb|De Kruisiging van Petrus (fresco door Michelangelo in de Capella Paolina, 1550)]]
In plaats van deze kleine kapel (''sacellum'') werd van 1537-1542 aan de zuidkant, tussen de Sala Regia en de Sint-Pieter, de Capella Paolina gebouwd, die dezelfde functie zou krijgen als de afgebroken Sint-Nicolaaskapel.<ref>[http://www.vatican.va/news_services/liturgy/chapel/paolina_en.html www.vatican.va - Engelstalig artikel over de Capella Paolina]</ref>
De Capella Paolina werd, net als de aansluitende Sala Regia, ontworpen door Antonio Sangallo de Jongere, en bestondbestaat uit een grote rechthoekige ruimte met een gewelf en een wat smallere rechthoekige ruimte als koor, overdekt door een met uitbundig wit stucwerk gedecoreerd tongewelf.
Paulus III vond dat alleen een artiestkunstenaar als Michelangelo groot genoeg was om deze nieuwe kapel te decoreren. Vlak na de voltooiing van Het Laatste Oordeel in de Sixtijnse Kapel begon hij aan twee grote fresco's: de[[De bekering van Paulus (Michelangelo)|De Bekering van Paulus]] en de[[De kruisiging van Petrus (Michelangelo)|De Kruisiging van Petrus]], die in 1545, resp. 1550 voltooid waren. Ze werden destijds echter niet als erg geslaagd gezien. De Capella Paolina werd gewijd aan Sint-Petrus en Paulus en deed dienst als [[sacramentskapel]] voor de Sixtijnse Kapel. Tijdens een [[conclaaf]] was het de kapel voor de deelnemende kardinalen. Na een jarenlange restauratie werd de kapel op 4 juli 2009 weer in gebruik genomen.<ref>[http://www.vatican.va/news_services/liturgy/photogallery/2009/20090704/index.html www.vatican.va - Beelden van de heringebruikname van de Capella Paolina]</ref>
