O espaço do transepto ainda conserva as abóbadas românicas originais, mas durante os restauros revivalistas do século XX foram acrescentadas as arcadas nos extremos dos braços do cruzeiro e os dois vitrais representando os padroeiros de Lisboa, São Vicente e Santo António. Ao centro, sobre o atual altar, ergue-se uma cúpula, torre-lanterna, formada por abóbada de oito nervuras, com florão central: uma adaptação da torre sineira destruída pelo terramoto de 1755. A anterior torre gótica era de planta quadrangular e tinha três andares. Junto ao arco triunfal, do lado da epístola, surge a imagem de Santa Maria Maior, padroeira desta Catedral, esculpida por Anjos Teixeira em 1909.

A atual capela-mor, de tipologia barroca, foi idealizada após o terramoto de 1755. Possui um teto de estuque, formado por abóbada de lunetas com três tramos, revestido com painéis policromados, representando nos medalhões centrais as três pessoas da Santíssima Trindade, e, nas lunetas, símbolos marianos e cristológicos. As paredes laterais estão revestidas por elementos marmóreos setecentistas, adornados com tribunas de balaustrada. É também aqui que se encontram os dois órgãos de tubos, um em talha dourada, construído pelo organeiro Joaquim António Peres Fontanes, entre 1785 e 1786, e outro pela firma holandesa D. A. Flentrop, em 1960. A capela-mor acolhe ainda os arcossólios com os túmulos de D. Afonso IV e sua esposa D. Beatriz, refeitos após o terramoto pelo escultor Joaquim Machado de Castro. Na parede testeira, um painel pintado representando a “Assunção da Virgem", obra de José Inácio Sampaio em 1825. Nesta capela, é possível ainda apreciar o majestoso lampadário e o cadeiral do cabido.

O deambulatório e as capelas radiantes, edificados em estilo gótico entre o reinado de D. Afonso IV (1325-1357) e D. João I (1357-1433), transformaram a Sé numa igreja de peregrinação, nomeadamente em torno da devoção das relíquias de S. Vicente. O seu corredor encontra-se coberto por abóbadas de ogivas que dão acesso às nove capelas radiantes (Espírito Santo, Nossa Sra. da Penha de França, Sta. Ana, Sta. Maria Maior, Sto. Ildefonso, S. Cosme e S. Damião, N. Sra. da Piedade, S. Sebastião e S. Vicente).

Algumas destas capelas merecem um destaque particular. É o caso da capela de S. Cosme e S. Damião, onde podemos apreciar dois magníficos testemunhos da tumulária gótica do século XIV. Neles se encontram os restos mortais de Lopo Fernandes Pacheco, companheiro de armas de D. Afonso IV, e da sua segunda esposa Maria Vilalobos, e duas pequenas esculturas em madeira policromada de S. Cosme e S. Damião, irmãos gémeos de origem árabe que exerciam medicina gratuitamente com a intenção de difundir a Fé de Cristo e que são os padroeiros dos médicos cirurgiões, farmacêuticos, veterinários e barbeiros. Também a capela de St. Ildefonso exige uma visita mais demorada, para apreciar um belíssimo presépio em barro realizado pelo escultor Joaquim Machado de Castro, em 1766. O presépio, inserido numa maquineta, inspira-se em temáticas bíblicas comuns como a “Sagrada Família", a “Adoração dos Pastores", a “Fuga para o Egito", o “Cortejo dos Reis Magos", a “Queda dos ídolos na chegada ao Egito" e reflete igualmente outras mais populares, com um cego a tocar sanfona, um grupo a dançar fandango, uma orquestra de anjos, lavadeiras, moinhos, fonte, uma azenha e uma “Matança do Porco".

Já a capela de Sta. Maria Maior, padroeira da Sé de Lisboa, encontra-se atualmente protegida por uma belíssima grade de ferro forjado, românica (século XIII), decorada com motivos vegetalistas e zoomórficos estilizados, única em Portugal. No seu interior, é possível observar um teto em abóbada de ogivas com arco poligonal, uma pintura a óleo sobre tábua e uma belíssima escultura da Virgem Maria. Era neste espaço que se localizava, no século XIV, o cartório da Sé.

A maravilhosa escultura de Santa Ana com a Virgem Maria menina e a Cruz Patriarcal com dupla travessa são apenas duas das muitas e valiosas peças que podem ser contempladas no camarim do Patriarca, um espaço da Sé repleto de histórias. Era neste espaço que o Patriarca se paramentava: quando chegava à Sé, dirigia-se para a sala que antecedia o camarim, onde calçava as cáligas, sapatos da cor do paramento, e vestia a falda, uma túnica branca muito larga e comprida. Depois, dirigia-se então ao camarim para colocar os restantes paramentos. O retábulo barroco de talha dourada é, só por si, motivo para uma visita. Mas há mais: aqui estão expostas as sete mitras, representativas das Dioceses sufragâneas de Lisboa, as esculturas setecentistas dos dois pilares da Igreja, S. Pedro e S. Paulo, várias pinturas a óleo, e ainda outras peças especiais, como a capa magna e o genuflexório.

Um impressionante conjunto de pinturas renascentistas, representando cenas da vida de Jesus Cristo, pode ser apreciado naquela que é uma das capelas mais especiais da Sé de Lisboa: a capela de Bartolomeu Joanes. Além das telas pintadas na oficina de Cristóvão de Figueiredo e Garcia Fernandes, também o portal gótico com cinco arquivoltas, os vitrais de origem francesa das janelas, ou o soberbo túmulo gótico esculpido com as armas e a escultura jacente de Bartolomeu Joanes justificam a visita a esta capela.  Sempre preocupado com o próximo, Bartolomeu Joanes, importante burguês da Lisboa medieval, deixou expresso em testamento a obrigação de instituir o culto nesta capela e a necessidade de fundar um hospício para pessoas pobres.

Protegido por um gradeamento de ferro forjado dourado, o batistério ocupa o mesmo lugar desde a fundação da Sé de Lisboa, apesar de ter sido reformulado no século XVII. Aqui foram batizadas inúmeras personalidades ilustres da história de Portugal, entre as quais o Padre António Vieira e Santo António. É a ele, aliás, que se refere a inscrição que encontramos à entrada: “Aqui purificado pelas águas sagradas, e a sua luz, andam por toda a terra, o seu corpo em Pádua e a sua alma no Céu", e a ele pertence a relíquia que se encontra neste espaço à veneração dos fiéis.

O seu interior encontra-se forrado por diversos painéis de azulejo representando cenas da vida de Cristo e alegorias sacras, como o “Batismo de Cristo”, a “Santíssima Trindade”, a “Purificação" e a “Pregação de Sto. António aos Peixes”, cercados por molduras de acantos e cariátides suportando açafates com folhas de acantos. Tudo executado na oficina do mestre P.M.P., no primeiro terço do século XVIII.

A sacristia, espaço não visitável, foi executada em 1649 pelo arquiteto Marcos de Magalhães. Possui um interior revestido com mármores policromados e por um magnifico teto de estuque, datado do século XVIII, composto por quatro tramos embelezados por várias pinturas alegóricas repletas de símbolos relacionados com a Igreja Católica e o Patriarcado. O espaço encontra-se preenchido por várias peças dos séculos XVI a XVIII, como o oratório, a credência em mármore da Arrábida, o lavabo de cantaria, os arcazes de pau santo e jacarandá do entalhador António Vaz de Castro, as quatro telas de Pedro Alexandrino de Carvalho, um candelabro que servia no Ofício de Trevas de 5º e 6º feira Santa, e várias esculturas de santos portugueses, como Santa Isabel, São João de Deus, São Damásio, Santo António, Santa Engrácia, e São Veríssimo. Foi um dos lugares da Catedral que menos danos sofreu com o terramoto de 1755, tendo-se partido apenas alguns estuques.