La ricca decorazione pittorica e plastica continua anche nelle sei cappelle laterali ornate dai riquadri affrescati delle volte a botte di copertura e dai dipinti su tela attualmente presso la Pinacoteca Civica, dove rimarrano fino all'ultimazione dei lavori di restauro dell'edificio.

Per l'altare della cappella Uffreducci (prima a destra) fu commissionata al pistoiese Luigi Garzi "La Madonna con il Bambino che appare a San Filippo Neri" (1699) mentre gli affreschi della volta sono attribuiti a Stefano Bagni da Siena.

Nella cappella Alavolini (seconda a destra) il pesarese Giovan Giacomo Pandolfi realizzò i tre affreschi della volta e i due dipinti delle pareti laterali: "La nascita del Battista" e "La decollazione del Battista (1628). La tela dell'altare centrale con "La nascita del Battista" (1782) del fanese Sebastiano Ceccarini sostituisce il "San Giovanni alla fonte" del Guercino trafugato nel periodo Napoleonico (ora al Museo di Montpellier).

La cappella Marcolini (terza a destra) conserva sull'altare il Crocifisso dello scultore veneto Pietro Liberi ( 1614 - 1687) mentre nelle pareti laterali trovano collocazione "La deposizione" e "L'ascensione" di Alessandro Vitali (Urbino 1580 - 1630).

Per l'altare della cappella Gabrielli (prima a sinistra) il bolognese Guido Reni realizzò la celebre "Annunciazione" (1621), mentre le tele laterali sono del forsempronese Giovan Franceso Guerrieri e del fanese Gabuzio (sec. XVII), rispettivamente: "Il sogno di San Giuseppe" e la "Fuga in Egitto". Nella volta tele del pesarese Francesco Maria Rufoli (sec. XVII).

La cappella Petrucci (seconda a sinistra) è ornata da tele di Giovan Franceso Guerrieri: al centro "La visione di San Carlo Borromeo", ai lati " San Carlo ricevuto dai nobili Petrucci in veste da mendici" e "Il miracolo del cieco nato" (1635 circa).

Infine nella seconda cappella Marcolini (terza a sinistra) si trovano le tele: "San Paolo resuscita Eutichio" (1617-1720), sull'altare, del bolognese Lorenzo Garbieri e ai lati "La conversione di San Paolo" e "La decollazione di San Paolo" (1618-1620) di Antonio Viviani, che realizzò anche gli affreschi della volta.