Esta capilla era antiguamente llamada capilla de Los Dolores, porque en ella se veneraba la imagen de nuestra Señora de los Dolores, a quién, nuestro primer Obispo profesaba una gran devoción. Es un espacio circular de aproximadamente once metros de diámetro, que se construyó al mismo tiempo que el templo y que se tiene acceso a través de él por una gran arcada. Durante la década del sesenta adquirió el aspecto que presenta actualmente, cubriéndose sus paredes con mármol hasta la altura de la cornisa y dominado el espacio interior cuatro grandes hornacinas flanquadas por sus respectivas pilastras, donde apareen las figuras de los evangelistas realizadas en medallones de bronce; San Lucas y San Juan obras de José Luis Zorrilla de San Martín, y San Mateo y San Marcos obras de Ramón Cuadra Cantera.

Sobre la pared norte, de frente al acceso a la capilla, está el altar de la Virgen de la Fundación. Esta se encuentra en una pequeña hornacina, de mármol travertino como el de las paredes, con una placa a sus pies donde reza la leyenda explicativa de su advocación.

La pieza fundamental de toda la capilla, junto con la Vírgen de la Fundación, es el altar del Santísimo Sacramento realizado en 1939 por el escultor Pasquino Bacci. Es de mármol de carrara estatuario con algunas incrustaciones en ónix y bronce. Se destaca el sagrario de base octogonal, que es una pieza en forma de templete, con puerta de bronce dorado donde aparece en relieve un cáliz y una hostia, enmarcada con símbolos propios de la eucaristía. A los costados de la puerta pueden verse dos figuras pequeñas de ángeles en actitud de oración. Encima de la puerta está tallada una paloma símbolo del Espíritu Santos. En la parte delantera debajo de la mesa del altar esta esculpida la santa cena basada en el cuadro de Leonardo da Vinci. Todo el conjunto se remata con un pequeño crucifijo sobre el Sagrario. La cúpula fue demolida y vuelta a rehacer durante el tiempo de restauración, y se consolidó la bóveda, para lo cual hubo que demoler la falsa bóveda de yeso pintada por Pío Collivadino.

En este espacio sobre la pared Este, se encuentra tallada una cruz, copia del pectoral que le ofrecieron los fieles a Mons. De Santiago, cuando lo nombraron Protonotario Apostólico, quiere ser también un homenaje a su figura y a la entrega que tuvo en lo referente a la vida pastoral de la parroquia como a la restauración del templo. Debajo de la cruz aparece grabada en la pared una leyenda que alude a la divinidad de Cristo y a la majestad de su gloria. En este espacio están sepultados el General Venancio Flores y el Cardenal Antonio María Barbieri.