A lado del altar Piccolomini se abre un ambiente llamado Biblioteca Piccolomini en el cual se funden arquitectura, escultura y pintura en un complejo absolutamente homogéneo. El Cardenal Francesco Piccolomini quería conservar aquí el precioso patrimonio librario de la familia recogido principalmente por el tío Pio II que era un grande Humanista y autor él mismo de obras literarias. En realidad la biblioteca nunca tuvo estos libros y se transformó en un magnífico ambiente de representancia totalmente dedicado a la exaltación de la figura del Papa Pio II y nunca utilizado para el culto religioso.

Los trabajos empezaron en 1492 transformando locales de la vieja sacristía en una única grande sala cubierta por una bóveda a pabellón; la parte baja de las paredes fué revestida con sillones de madera tarseados entre 1495 y 1496 por Antonio Barili (después fueron cambiados un poco y destruidos en el siglo XVIII). En el centro de la sala colocaron el maravilloso grupo de mármol de las Tres Gracias, copia de época romana de un original griego que testimonia los intereses humanísticos de la familia Piccolomini. En 1497 el senés Lorenzo di Mariano llamado el Marrina realizó el rico prospecto de mármol que decora la parte exterior de la biblioteca. Pero la obra que sobretodo da al ambiente, la grande magnificienza que durante los siglos ha interesado a los visitantes es . . .