Kaplica św. Kazimierza jest najpiękniejsza i najważniejsza w katedrze wileńskiej, ufundowana przez Zygmunta III Wazę i Władysława IV Wazę, zbudowana na wzór Kaplicy Zygmuntowskiej na Wawelu. ściany jej są wyłożone kolorowym marmurem, upiększają ją freski i dekoracje stiukowe. W dawnych czasach kaplica była połączona z Zamkiem Dolnym i gdy rodzina królewska przebywała w Wilnie, przychodziła tu na mszę św. bezpośrednio z królewskiej rezydencji.
W pięknej srebrnej trumnie ważącej pół tony znajdują się relikwie św. Kazimierza, patrona Litwy. Był on synem Kazimierza Jagiellończyka, człowiekiem bardzo pobożnym, zmarł nie mając jeszcze 30 lat w 1484 r., gdyż chorował na gruźlicę. Kanonizacja odbyła się w 1604 r. Na trumnie – postać świętego. W jednym ręku trzyma krzyż - symbol wielkiej religijności, w drugim-lilie, które są symbolem niewinności.
W kaplicy się znajduje piękna drewniana ambona w kształcie kielicha unoszonego przez ukoronowanego orła u rozpostartymi skrzydłami. Zgodnie z tradycją z niej wygłaszał swe kazania słynny kaznodzieja Piotr Skarga.
W ołtarzu są piękne dekoracje stiukowe, m. in. przedstawiona jest Matka Boska z Dzieciątkiem, która do nas się uśmiecha.
W niszach stoją drewniane i posrebrzane posągi królów z dynastii Jagiellonów.
Na bocznych ścianach są freski, których twórcą jest włoski malarz Michelangelo Palloni. Na jednym z nich przedstawione jest otwarcie trumny św. Kazimierza 120 lat po śmierci, drugi fresk pokazuje scenę uzdrowienia dziewczynki Urszulki przy grobie patrona Litwy.