Im 13./14. Jh. begann die Umgestaltung zur gotischen Basilika, die ihren Abschluss im 15. Jh. fand.

Im 13. Jh. wurde wohl eine Neueinwölbung der Kapelle ausgeführt. Als Hinweis hierzu dienen die Verjüngungen der Kreuzrippen im Übergang zu den spätromanischen Konsolen und Kapitelle. Die Gewölbegurte und die Kreuzrippen wurden dabei überfasst. Die Malereien hierauf werden als frühgotisch eingestuft.

Die Rankenmalerei in den Gewölbekappen und die szenischen Malereien in den Schildbögen werden ins 15. Jh. datiert.  Für die Schildbögen in der Kapelle wird ein gemeinsames Gestaltungskonzept vermutet, welches sakrale Szenen aufgreift, in denen vor allem Darstellungen von Heiligen vorkommen, für die die Kapelle geweiht wurde. Die Malereien an der Ostwand sollen wohl Szenen aus dem Leben der Heiligen Jungfrau darstellen. Um 1836 beschreibt Alexander von Minutoli den Zustand der Malereien in der Bunten Kapelle als schlecht. Auch der Generalkonservator Ferdinand von Quast (1876) sowie Persius (1889) sprechen sich für eine Wiederherstellung der Bunten Kapelle als Kapitelsaal aus. 1895 fertigte August Oetken Aquarelle zu den bestehenden gotischen Malereien an. Im Anschluss wurden die Rankenmalereien in den Gewölbekappen unter wohl teils dickem Putz freigelegt und malerisch »aufgefrischt«. In den 1970er Jahren wurden die Malereien  erneut begutachtet und ihr Zustand als schlecht befunden. Es folgten eine teilweise Abnahme der Überfassungen in den Gewölbekappen aus dem 19. Jh. sowie eine partielle Festigung der Malereien mit Polyvinylacetat (PVAc). Zu dieser Zeit wurde auch nahezu der gesamte Sockelbereich neu verputzt.