Las obras del siglo XV consistieron en el remonte del edificio original del siglo anterior para poder construir una gran bóveda de crucería y el capítulo propiamente dicho. El proyecto de reforma supuso también la construcción de tres nuevos contrafuertes de medidas y fisonomías disímiles, así como el rebaje de distintos paquetes de tierras para cimentar los citados machones. No obstante, el coronamiento en forma de mirador del edificio forma parte de un proyecto posterior del siglo XVI.

La actuación de rebaje de tierras para construir los contrafuertes angulares del capítulo probablemente dio origen también al espacio de planta baja, la construcción de nuevas puertas de paso en sentido este-oeste en este nivel y los arcos diafragma rebajados que impostan en el pilar central de piedra. Esta estructura de arcos y pilar se completó con la construcción posterior —en el siglo XVIII— de las bóvedas tabicadas, lo que debió de permitir entonces la construcción del pavimento que puede contemplarse en la actualidad en la sala capitular. 

El edificio del capítulo es una obra ciertamente monumental, en especial por las grandes dimensiones de la bóveda de crucería que cubre la gran sala del primer piso. La construcción de este elemento supuso, por un lado, una importante actuación del proyecto arquitectónico con el remonte de las paredes del edificio original del siglo XIV y el levantamiento de grandes contrafuertes; y por otro, un gran proyecto de ingeniería edilicia en forma de andamios y plataformas de trabajo en madera. Estos andamios debían de ser también fundamentales para subir y colocar la clave de bóveda, probablemente la operación más laboriosa y complicada de todo el proceso constructivo. 

El interior de la sala capitular se presenta en la actualidad diáfano, con el protagonismo principal de la bóveda de crucería y su clave de bóveda con decoración escultórica policromada —a cargo de Pere ça Closa i Guillem en el año 1420—, que representa el Pentecostés. Por otra parte, destaca la figura de la Virgen de los Desamparados, policromada por los mismos artistas y colocada sobre un fondo de pintura mural (en la actualidad sobre madera) simulando un tejido.

El acceso a la sala capitular se realiza a través de una abertura trífora (puerta central flanqueada por dos ventanas) siguiendo los modelos de otros capítulos coetáneos. A ambos lados de la puerta de acceso, en los laterales inferiores, se observa el escudo de Constança de Cardona i Pinós (cardos y piñas), quien en 1325 —antes de que se construyera el monasterio— realizó la donación de 8.000 sueldos para la construcción de la sala capitular. En la clave del arco de la puerta puede verse el escudo del monasterio, resultado de la combinación del escudo real y el de los Montcada.

Entre los documentos conservados relativos a las obras de la sala capitular, uno de ellos, del año 1516, hace referencia al «cierre del mirador del capítulo». De aquí podría deducirse que en aquellos años de principios del siglo XVI se llevó a cabo el coronamiento en forma de mirador que presenta hoy el capítulo.

Entre otros elementos que podrían enmarcarse dentro del proyecto de coronamiento de la sala capitular en el siglo XVI, se encuentran el pavimento y el pilar central de la cubierta, los tres pilares octogonales con base y capitel de cada fachada, y toda la carpintería de la cubierta a cuatro aguas.