La cappella di S. Barbara, rinnovata completamente nel 1740, fu eretta nel 1594 dal Cardinale Pietro Aldobrandini, nipote di Clemente VIII, e dal suo luogotenente Americo Capponi grazie alle offerte raccolte dai soldati di Castel Sant’Angelo riuniti nella confraternita detta dei bombardieri.

Tra i privilegi di questa confraternita c’era quello di liberare ogni anno due condannati, uno il 29 settembre, festa di S. Michele Arcangelo e l’altro il 4 dicembre, festa di Santa Barbara.

L’altare, di notevole interesse artistico, è una mensa a fronte rettangolare con cornici di marmo verde macchiato e specchi di pietra a disegno d’onice.

La pala d’altare, raffigurante S. Barbara, martire del IV secolo e patrona degli artiglieri e dei vigili del fuoco, è di Giuseppe Cesari, detto Cavalier D’Arpino (1568-1640), ed è una delle sue opere meglio riuscite.

Il D’Arpino fornì inoltre i cartoni a Cesare Rossetti, che tra il 1610 e il 1620 eseguì gli affreschi con scene della vita di S. Barbara e a cui si devono anche i due profeti sui pennacchi esterni e la Sibilla e il S. Michele nel sottarco.

Notevole è anche il cenotafio di Oliviero Malatesta da Pesaro (†1730), il cui sepolcro si trova dinanzi all’altare.