La chapelle Saint-Saturnin est située à l’extrémité de la salle de bal. C’est une chapelle double comprenant une chapelle basse, pour les domestiques, et une chapelle haute, réservée au roi et à sa cour selon le modèle en vigueur des Saintes-Chapelles.
La chapelle haute était conçue pour être éclairée en transparence ; elle est finalement englobée dans les ailes de la salle de Bal et du Tibre, avant de recevoir un admirable décor conçu par Philibert Delorme et une tribune de marbre.