Sur le côté Est de la Basilique, une porte latérale donne accès à l’immense crypte qui s’étend sous toute la superficie de l’église. On pénètre d’abord dans un vestibule qui donne dans un petit sépulcre de la famille Petrucci, une pièce à colonnes en briques et en voûte d’arêtes dans laquelle on remarque le monument funèbre de Celia Petrucci (morte à quinze ans en 1558); il est constitué d’une grande arche en travertin insérée dans une structure architectonique de style classique. En descendant quelques marches sur la droite, nous entrons dans la crypte à proprement parlé, dont les voûtes en berceau sont basses et dont l’orientation est contraire à celle de l’église au-dessus. Elle abrite les tombes de familles siennoises illustres et d’artistes tels que Francesco di Giorgio Martini et Giacomo Cozzarelli. Sur la paroi du fond se trouvait à l’origine, la fresque du Jugement dernier de Girolamo di Benvenuto (détachée en 1910 et aujourd’hui conservée au Musée du couvent), qui avec les pierres tombales et la lumière tamisée devaient conférer une atmosphère de recueillement, propice au mystère de la mort.