Superata la soglia, si accede al vestibolo eretto nel XIV secolo. Esso presenta due edicole angolari raffiguranti San Pietro e San Marco fatte affrescare dall'arcivescovo Rotondo al pittore romano Domenico Torti nel 1873. Questi due santi rendono testimonianza di una antichissima tradizione orale che attribuisce proprio agli Apostoli Pietro e Marco la fondazione del cristianesimo a Taranto. A destra in alto vi è una tela che riporta la data del 1675, commissionata dall’Arcivescovo Tommaso Caracciolo realizzata dai pittori martinesi Giovanni e Cesare Caramia, che raffigura l'Ingresso di San Cataldo a Taranto. L’iconografia è altamente simbolica: al centro la figura di San Cataldo vestito da Vescovo che compie un miracolo, mentre introno a lui vanno in rovina tutti gli edifici e le effigi della Taranto pagana. In alto a sinistra, la tela firmata dal gallipolino Michele Lenti con San Cataldo che resuscita un morto datata 1773, probabilmente commissionata dall’Arcivescovo Giuseppe Capecelatro. In basso si apre un vano trapezioidale, l'antica cappella di San Giuliano, confinante con il battistero, luogo molto importante sia perché qui da secoli si amministra il Battesimo, sia perchè qui nel 1072, durante i lavori di costruzione della cattedrale romanica, furono ritrovati i resti del corpo di San Cataldo in un sarcofago e la bellissima crocetta aurea con l’iscrizione del nome del santo e che oggi è esposta nel Museo Diocesano. Al centro dell'ambiente coperto da una volta a crociera è collocato il fonte battesimale di epoca bizantina, rivestito da lastre marmoree in epoca barocca. Esso è sormontato da un ciborio costituito da spoglio di pezzi medioevali e commissionato dall' arcivescovo De Corregio per celebrare la vittoria dell'esercito cristiano su quello turco nella battaglia di Lepanto (7 ottobre 1571); questo ciborio fino alla prima metà del 1600 si trovava sull’altare maggiore.
Infine, nel vestibolo immediatamente sopra la porta di ingresso è collocato il monumentale organo a canne voluto dall’Arcivescovo Giuseppe Rotondo a metà del 1800.