Da ovest a est si susseguono una serie di ambienti di forma rettangolare, che presero il nome dagli affreschi situati. Si incontrano così la Stanza dell'Incendio, la Stanza della Segnatura, la Stanza di Eliodoro e la Sala di Costantino (nella visita turistica si fa di solito il percorso inverso, passando per un balcone cinquecentesco sul Cortile del Belvedere). Le prime tre sono coperte da volta a crociera e misurano circa 7 metri per 8; la quarta 10x16. Queste sono le stanze interessate dagli affreschi di Raffaello.

A questo complesso si aggiungono Sala dei Chiaroscuri o dei Palafrenieri, già affrescata su disegni di Raffaello nel 1517 (distrutti sotto Paolo IV e sostituiti da altri ordinati da Gregorio XIII nel 1582), la cappella Niccolina (cappella privata del papa, affrescata dal Beato Angelico ai tempi di Niccolò V), la Loggia sul cortile di San Damaso, la Loggetta e il cubiculum, ossia la camera da letto del pontefice. Di questi ambienti sono oggi visitabili le Stanze raffaellesche, passaggio obbligato nel percorso che conduce alla Cappella Sistina, e la Niccolina, mentre gli altri ambienti, di dimensioni più contenute e più difficili da sorvegliare, sono accessibili solo agli studiosi.