L’affresco dei Quaranta Martiri di Sebaste fu una straordinaria rivelazione: esso era nascosto sotto uno strato di malta idraulica, ad eccezione di un unico elemento pittorico sulla volta: un clìpeo, ritratto iscritto in un tondo a forma di scudo, che raffigurava la Vergine orante. L’opera presenta un complesso schema raffigurativo, scandito da una grande croce gemmata che divide la superficie in quattro settori entro i quali sono rappresentati, a gruppi di dieci, i Quaranta Martiri di Sebaste. Alle estremità inferiore e laterali dei bracci della croce si trovano la Vergine orante e due angeli ritratti dentro spazi circolari, i clìpei. All’incrocio dei bracci è posto un quarto clìpeo con il busto del Cristo Pantocratore.