Nella Cappella Centrale o della Madonna dei Martiri sono sistemate 66 nicchie. L'altare marmoreo venne consacrato il giorno 11 novembre 1618 dall'Arcivescovo De Esquivel. Sopra l'altare si trova una statua della Madonna col Bambino; ai lati San Giuseppe e Sant'Anna. Sopra le due porte laterali due lapidi ricordano le risposte di Papa Paolo V e del re di Spagna Filippo III al ritrovamento delle reliquie.

Nella Cappella di San Lucifero sono sistemate 80 nicchie. È dedicata a San Lucifero vescovo di Cagliari. Durante il Concilio di Milano (355) Lucifero insieme a Sant'Eusebio si oppose alla condanna di San Atanasio di Alessandria da parte dell'imperatore Costanzo e dei vescovi arianeggianti e per questo venne esiliato. Le ossa del Santo, rinvenute il 21 giugno 1623 e traslate il 20 maggio 1626, sono poste sotto la mensa dell'altare; sopra l'altare è invece la sua statua, voluta dall'arcivescovo Ambrogio Machìn, successore di Desquivel e sostenitore della sua santità nella sua opera "Defensio Sanctitatis Beati Luciferi". Sopra la porta di ingresso sono affisse l'iscrizione originale, che si trovò nella tomba del santo ed il pezzo triangolare di marmo rinvenuto sul petto del vescovo. Nella cappella sono inoltre presenti un sarcofago di epoca romana contenente le ossa di Sant'Antioco e il mausoleo in marmo bianco di Giuseppa Maria Luigia di Savoia, moglie di Luigi XVIII re di Francia, morta in esilio a Londra nel 1810 e traslata a Cagliari per sua volontà nel 1811, opera di Andrea Galassi (1830).

Nella Cappella di San Saturnino, più piccola delle altre due, sono poste 33 nicchie. La cappella, dedicata a San Saturnino, patrono della città di Cagliari, fu edificata verso il 1620. Sopra l'altare, un sarcofago romano del II secolo (ritrovato nel 1621 nella Basilica di San Saturnino) conserva le reliquie del Santo. Al di sopra di esso, in una nicchia, è collocata la statua marmorea di San Saturnino. All'incrocio dei costoloni nella volta la gemma anulare raffigura San Saturnino e la chiesa a lui dedicata, così come era nel XVII secolo. Nella cappella sono presenti altri due sarcofagi di epoca romana: uno collocato sopra la porta di ingresso contiene reliquie di 10 santi, l'altro posto sulla parete dietro il monumento dedicato a Carlo Emanuele di Savoia contiene reliquie di 9 santi. Infine, in fondo alla cappella, vi è il mausoleo di Carlo Emanuele di Savoia, morto di vaiolo all'età di due anni. Il monumento, realizzato nel 1799, è opera di Antonio Cano. In alto, due lunette in marmo realizzate nei primi anni del Settecento raffigurano San Pietro e la Madonna del Carmine.