Cappella dell'Immacolata
Seconda cappella a destra, metà secolo XVII

La Cappella dell'Immacolata Concezione ebbe origine dal voto fatto dall'assemblea comunale nel lontano 1656, quando una terribile pestilenza si era propagata nel Lazio e nei paesi limitrofi, e il contagio rischiava di diffondersi anche a Tivoli. I tiburtini si affidarono alla protezione dell'Immacolata, impegnandosi ad erigerle un monumento e a ricordarsi solennemente di Lei ogni anno. Al Cardinale Marcello Santacroce fu affidato il compito di stabilire il luogo più adatto.
Tivoli rimase miracolosamente immune dalla peste e così il Cardinale scelse come luogo la nuova Cattedrale di S.Lorenzo: a Lei fu dedicata questa cappella dove venne posta la statua votiva.

A testimonianza di ciò il Crocchiante, oltre a ricordare che qui aveva sede la Confraternita dell'lmmacolata Concezione affiliata a quella della chiesa di S.Damasco a Roma, fa riferimento alle due iscrizioni seguenti: PRIVATA PIETAS / IMPLEVIT / M. DCLXXI e VOTUM PUBLICUM / INSTITUIT / M. DCLVI.

La seconda iscrizione, datata 1656, dovrebbe riferirsi alla decorazione della cappella, mentre la prima, con la data del 1671, potrebbe riguardare la consacrazione dell'altare una volta collocatavi la statua dell'lmmacolata, eseguita dal Puget, seguace di Bernini.

La decorazione venne affidata dal Cardinal Santacroce al pittore Giovanni Francesco Grimaldi, bolognese, allievo di Pietro da Cortona, attivo già nel suo palazzo romano di Montecavallo.
Nel 1837, come testimonia il Bulgarini, inoltre, furono eseguiti alcuni lavori di restauro , voluti dal Municipio in occasione del colera e condotti a suo giudizio da mano inesperta. In tale occasione probabilmente furono inserite nelle quattro nicchie angolari le statue in stucco delle Virtù Cardinali.

Il vano è quadrangolare e coperto a cupola; presenta un prospetto d'altare decorato con colonne di nero antico e lesene con capitelli corinzi che inquadrano la nicchia centrale occupata dalla statua della Vergine, e sorreggono un architrave sul quale, ai lati di una sorta di edicola in marmi policromi con un'iscrizione, sono due putti alati. Ai quattro angoli della cappella, dentro nicchie minori, sono sistemate le quattro statue delle Virtù Cardinali . Grimaldi ripropone un'iconografia impiegata da Ludovico Carracci in un'opera della collezione Bonfiglioli menzionata dal Malvasia nel 1678.

Nella splendida volta è raffigurata ad affresco la Gloria Celeste e nei pennacchi sono dipinti i Santi Lorenzo, Alessandro, Romualdo e Giacinto (protettori di Tivoli) . Nelle lunette delle pareti laterali sono raffigurate la Natività e l'Adorazione dei pastori a sinistra e la fuga in Egitto a destra. Quest'ultima scena è inserita in una magnifica caratterizzazione paesaggistica sul cui sfondo è appena visibile una piramide.