Les obres del segle XV consistiren en la remunta de l’edifici original del segle anterior per tal de poder-hi construir una gran volta de creueria i el capítol pròpiament dit. El projecte de reforma comportà també la construcció de tres nous contraforts de mesures i fesomies dissemblants, així com el rebaix de diferents paquets de terres per tal de fonamentar els esmentats contraforts. El coronament en forma de mirador de l’edifici, però, forma part d’un projecte posterior del segle XVI.

L’actuació de rebaix de terres per construir els contraforts angulars del capítol devia donar origen també a l’espai de planta baixa, la construcció de noves portes de pas en sentit est-oest en aquest nivell i els arcs diafragma rebaixats que descansen sobre el pilar central de pedra. Aquesta estructura d’arcs i pilar es va completar amb la construcció posterior —al segle XVIII— de les voltes de maó de pla, fet que devia permetre llavors la construcció del paviment que es veu actualment a la sala capitular. 

L’edifici del capítol és una obra certament monumental, en especial per les grans dimensions de la volta de creueria que cobreix la gran sala del primer pis. La construcció d’aquest element comportà, d’una banda, una important actuació de projecte arquitectònic amb la remunta de les parets de l’edifici original del segle XIV i l’aixecament d’uns grans contraforts; i d’altra banda, un gran projecte d’enginyeria edilícia en forma de bastides i plataformes de treball de fusta. Aquestes bastides devien ser també fonamentals per pujar i col·locar la clau de volta, probablement l’operació més laboriosa i complicada de tot el procés constructiu.

L’interior de la sala capitular es presenta actualment diàfan, amb el protagonisme principal de la volta de creueria i la seva clau de volta amb decoració escultòrica policromada —a càrrec de Pere ça Closa i Guillem l’any 1420—, que representa la Pentecosta. D’altra banda, hi destaca la figura de la Verge dels Desemparats, policromada pels mateixos artistes, i col·locada sobre un fons de pintura mural (actualment sobre fusta) simulant un teixit.

L’accés a la sala capitular es fa a través d’una obertura trífora (porta central flanquejada per dues finestres) seguint els models d’altres capítols coetanis. Flanquejant la porta d’accés, als laterals inferiors, es pot veure l’escut de Constança de Cardona i Pinós (cards i pinyes), que el 1325 —abans que es construís el monestir— va fer la donació de 8.000 sous per a la construcció de la sala capitular. A la clau de l’arc de la porta s’observa l’escut del monestir, resultat de la combinació de l’escut reial i l’escut dels Montcada.

Dins de la documentació conservada relativa a les obres de la sala capitular, n’hi ha una de l’any 1516 que fa referència al «tancament del mirador del capítol». Es podria creure, doncs, que en aquests anys de començament del segle XVI es va dur a terme el coronament en forma de mirador que presenta avui el capítol.

Entre altres elements que es podrien emmarcar dins del projecte de coronament de la sala capitular al segle XVI, hi ha el paviment i el pilar central de la coberta, els tres pilars octogonals amb base i capitell de cada façana i tota la fusteria de la coberta de quatre vessants.