La Decorazione Pittorica a Finto Mosaico
Tra il 1891 e il 1893 il pittore senese Arturo Viligiardi (1869–1936) realizzò uno straordinario ciclo di affreschi che ricopre le absidi e la navata centrale della Cattedrale. L'artista adottò una tecnica pittorica imitante l'aspetto del mosaico — il cosiddetto "finto mosaico" — con l'intento di restituire alla chiesa l'aspetto di una basilica paleocristiana, evocando i grandi modelli dell'arte ravennate e romana.
Il programma iconografico dell'abside
La sezione absidale è dominata da un Tetramorphon — la raffigurazione simbolica dei quattro evangelisti — collocato al di sopra delle figure dei profeti Isaia e Geremia, con esplicito riferimento al ciclo di San Clemente a Roma. La calotta dell'abside accoglie la scena della Dormitio Virginis (Morte della Vergine), circondata in basso da episodi della vita mariana: la Natività della Vergine, l'Annunciazione, la Natività di Cristo e l'Adorazione dei Magi.
La navata centrale
La decorazione della navata presenta una doppia processione di santi martiri sepolti nelle catacombe locali, con espliciti rimandi stilistici a Sant'Apollinare Nuovo e San Vitale di Ravenna. Le fasce decorative superiori agli archi delle arcate ospitano elementi dell'iconografia paleocristiana: animali simbolici, colombe, pellicani, croci, altari e altri simboli della tradizione cristiana primitiva.
Le absidi laterali
Le absidi laterali completano il programma iconografico con le figure di Santa Caterina d'Alessandria (sinistra) e Santa Orsola (destra). L'insieme costituisce uno dei cicli decorativi ottocento-novecenteschi di maggior respiro presenti in Toscana, frutto di una committenza colta e attenta ai modelli dell'arte cristiana delle origini.