La Sala della Madonna prende il nome dall'affresco eseguito nella lunetta della parete nord, attribuito tradizionalmente dalla critica a Giovan Francesco d'Avanzarano. In particolare lo Scriattoli riconduce l'esecuzione dell'opera al 1488, quando i Priori di Viterbo "avevano fatto fare una ymagine della Nostra Donna Benedicta che non è fornita nella prima sala del Palazzo dal figliolo di Pietro Paolo de Vanserano".

Va considerato però, come è stato recentemente notato, che l'immagine risulta essere corredata di una scritta pertinente che è indicativa di una committenza diversa da quella tradizionalmente accettata (papa Giulio II della Rovere). E' quindi molto probabile che l'opera sia stata realizzata entro un lasso di tempo successivo, compreso entro gli anni del papato della Rovere (1503-13).

Il resto delle decorazioni pittoriche eseguite approssimativamente nei primi anni del XVII secolo da una serie di specialisti (ignoti alla critica), rispecchiano nell'assetto generale e nella disposizione delle figure e dei paesaggi, tutte quelle decorazioni eseguite da Marzio Ganassini (o con probabilità dalla sua équipe) a partire dal cantiere di Bagnaia (è forse indicativo un confronto ravvicinato tra i putti dipinti nella volta a botte di questa sala con quelli dell'ingresso al piano nobile dipinti dal Ganassini a Villa Montalto) fino alla compendiosa decorazione eseguita nel chiostro della chiesa della Trinità a Viterbo.

Risulta poi ignoto, poiché dalle Memorie dei Priori non vi è alcun riferimento documentario, il nome del pittore responsabile dei paesaggi, reso comunque celebre per l'esecuzione della processione a S. Maria della Quercia, mutuata sull'opera realizzata dal Ligustri nella Sala Regia di Viterbo, ma anche arricchita di ulteriori esperienze pittoriche maturate dal pittore nativo di Bagnaia a Roma (Chiesa di San Vitale).

Le grottesche infine ricordano nel loro impianto generale e nella vivacità di invenzione quelle realizzate da Prospero Orsi (meglio noto come Prosperino delle Grottesche) attivo com'è noto a Bagnaia nella Villa Montalto e in molti altri cantieri coevi realizzati tra Roma e Viterbo.