Die Kuppeln und Gewölbe, die die Heilige Kapelle der Basilika El Pilar umgeben und krönen, sind mit Fresken verziert, die in verschiedenen Phasen gemalt wurden. Im Jahr 1753 malte Antonio González Velázquez, der in Rom ausgebildet worden war, die elliptische Kuppel über der Santa Capilla mit Szenen aus dem Bau der Kapelle und der Ankunft der Jungfrau sowie biblischen Frauenfiguren auf den Hängezwickeln. In seinem Werk ist der Einfluss des Rokoko-Stils deutlich zu erkennen.

Ab 1772 wurden die dekorativen Arbeiten unter der Mitwirkung von Francisco de Goya wieder aufgenommen, der das Gewölbe des Coreto mit der Anbetung des Namens Gottes und später die als Regina Martirum bekannte Kuppel bemalte. Sein freier Stil überzeugte den Kapitelsaal jedoch nicht, was zu Spannungen führte und ihn von dem Projekt abzog. Francisco Bayeu, ein Hofmaler, schmückte die Gewölbe Regina Sanctorum Omnium und Regina Angelorum, während sein Bruder Ramón drei weitere Kuppeln mit den Widmungen Regina Virginum, Regina Patriarcharum und Regina Confessorum fertigstellte.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, nach den durch den Unabhängigkeitskrieg verursachten Schäden, wurde die Dekoration der Hauptkuppel fortgesetzt. Bernardino Montañés leitete das Projekt, das Gemälde der Krönung der Jungfrau Maria, der aragonesischen Märtyrer, der heiligen Bischöfe und anderer religiöser Figuren umfasste, die von herausragenden aragonesischen Künstlern wie Marcelino de Unceta, Francisco Lana, Mariano Pescador und León Abadías geschaffen wurden. Letzterer malte auch die Evangelisten auf den Pendentiven.

Im 20. Jahrhundert vervollständigte Ramón Stolz einen Teil der Innenausstattung. Jahrhundert vervollständigte Ramón Stolz einen Teil der Innendekoration. 1941 malte er das Gewölbe über der Chorempore mit der Allegorie der Musik und 1955 die elliptische Kuppel mit der Allegorie des Rosenkranzes. Außerdem malte er zwei Fresken an den Wänden: das Wunder von Calanda und die Kapitulation von Granada.