El salón está cubierto con una bóveda de cañón dividida en siete tramos en los que se sigue el tradicional esquema de colocar el tema principal en el compartimiento central: las siete Artes Liberales en forma de matronas: Gramática, Retórica y Dialéctica -Trivium- y Aritmética, Música, Geometría y Astrología -Quatrivium-.

Los temas de los frescos fueron ideados seguramente por Juan de Herrera y Fray José de Sigüenza y realizados por Pellegrino Tibaldi y sus colaboradores, entre ellos Bartolomé Carducho. No hay duda de que Tibaldi, como otros muchos artistas, se sintió especialmente atraído por las dificultades que presentaba el techo de la Capilla Sixtina como superficie pictórica, y, tanto la estructura de la bóveda, su simulada arquitectura, su división de los espacios simulados, como también la realización pictórica desde el punto de vista formal representan un devoto homenaje a la Sixtina.
Las escenas subordinadas -los personajes insignes y las historias relacionadas con cada una de las ciencias- en su parte inferior. En el friso que va desde la parte alta de las estanterías hasta la cornisa se pintaron 14 escenas: dos relativas a cada arte liberal. Y encima de la cornisa, cada arte liberal va acompañada de cuatro sabios, elegidos entre los más insignes y representativos de cada ciencia.