Le vicende costruttive della Cappella di San Cataldo, detto Cappellone per la sua imponente bellezza artistica, sono ancora segnate da numerose incertezze. I primi passi per la realizzazione dell’opera furono mossi nel 1151 con l’arcivescovo Giraldo che ordinò la costruzione, (nell’area dell’attuale vestibolo) di una cappella nella quale dare dignitosa sepoltura al corpo del Patrono. Nel 1598 si iniziò a ideare la trasformazione della cappella, sollecitando l’autorizzazione di Clemente VIII e trasferendovi il sepolcro marmoreo rinvenuto ai tempi dall’Arcivescovo Drogone.
Nel 1658 con l’arcivescovo Tommaso Caracciolo il cappellone iniziò ad avere il suo assetto definitivo così come siamo abituati a vederlo oggi. I lavori furono proseguiti nel 1665 dall’arcivescovo Tommaso Sarria, con il contributo generoso di tutta la comunità. L’ultimo tocco, nel 1759 con l’arcivescovo Francesco Saverio Mastrilli che fece realizzare l’artistico cancello di ottone.
Il cappellone è preceduto da un vestibolo quadrangolare ai cui lati sono collocate due statue del celebre sculture napoletano Giuseppe Sammartino: a destra la statua di San Giovanni Gualberto, a sinistra la statua di San Giuseppe con il Bambino. L’organo, collocato in alto sull’ingresso, è del 1790, opera di Michele Corrado, in sostituzione di quello più antico, realizzato dal leccese Francesco Giovannelli, distrutto in un incendio.
L'arco introduce nel cappellone a pianta ellittica voluto dall'Arcivescovo Caracciolo e rivestito di marmi dal successore Tommaso Sarria, che ha dato seguito alla committenza di Caracciolo. Fulcro della cappella è l'altare maggiore, riccamente decorato con materiali pregiatissimi come lapislazzuli e madreperla; esso contiene il sarcofago del Santo (visibile dai lati e dal retro) ed è contraddistinto dal prezioso paliotto con raffigurazione di vasi con fiori e una croce gemmata; i pilastrini laterali presentano gli stemmi del Capitolo Metropolitano della Cattedrale e quello della città di Taranto. Sopra l'altare, in una nicchia racchiusa da una porta in argento a due battenti, realizzata nel 1793 da un anonimo argentiere napoletano, è custodita la statua in argento del Santo protettore fusa da Virgilio Mortet nel 2003. Ai lati della nicchia principale sono disposte due statue marmoree di San Giovanni Battista e San Pietro, probabilmente due statue greche o romane di personaggi mitologici riadattate con simbolismi cristiani.
Proseguendo in senso orario sulla destra sono collocate le statue di San Francesco di Paola, di San Francesco d'Assisi e di Sant'Irene dello scultore Giuseppe Sammartino. Ai lati dell'ingresso alla cappella, San Marco e San Sebastiano del napoletano Giuseppe Pagano, sulla sinistra Santa Teresa, San Domenico e San Filippo Neri del Sammartino. La volta, affrescata da Paolo De Matteis su commissione dell’Arcivescovo Stella nel 1714, raffigura la Glorificazione di San Cataldo, accolto in paradiso nel tripudio di angeli e santi. Dello stesso pittore sono anche gli affreschi del tamburo con scene di miracoli compiute dal Santo.
Noti critici d’arte, tra cui Vittorio Sgarbi, sono concordi nel definire così il cappellone di san Cataldo: un vero trionfo del barocco. È un vero trionfo di sculture, affreschi e di marmi policromi, con colori e immagini che s’inseguono e si fondono in un turbinio di emozioni.