Esta Capilla está dedicada a San Ildefonso desde la fundación de la Catedral en 1215 por el Arzobispo Jiménez de Rada. Su espaciosa forma actual se debe a la demolición de tres pequeñas que ocupaban este recinto. Situada en la zona central del ábside, tiene forma octogonal y es de estilo gótico con bóveda de crucería con lóbulos dorados en los nervios y escudo de armas de Gil Carrillo de Albornoz, donde está enterrado este insigne Cardenal, fallecido en Viterbo (†1364), que fue legado pontificio, ministro de Alfonso XI y fundador del Colegio Español de Bolonia. El centro de la capilla lo ocupa el sepulcro del fundador, y desde la izquierda podemos ver al Nuncio Papal Alejandro Frumento († 1580), el Arzobispo Juan Martínez de Contreras (†1434), D. Iñigo López Carrillo (†1491) y el del Cardenal Gaspar de Borja y Velasco († 1645). A la derecha del altar, la gran obra del plateresco español del escultor Vasco de la Zarza: el maravilloso sepulcro del Obispo de Avila, D. Alonso Carrillo de Albornoz realizado en 1515. Recientemente entre las rejas y el sepulcro de Albornoz ha sido sepultado el cardenal Marcelo González Martín (†2004).El retablo central del fondo fue construido en 1780 por Ventura Rodríguez con la representación de la Descensión de la Virgen para la imposición de la Casulla a San Ildefonso.
