Le décor peint du choeur est réalisé au cours de l'année 1842 sous la direction d'Alexandre Du Mège, qui en définit le programme et fournit les modèles, par le peintre Ricard, plus particulièrement chargé des figures, et le peintre décorateur Céroni. Les représentations du Christ en majesté et des évangélistes sont directement inspirées par les enluminures de l'Evangéliaire de de Charlemagne, qui se trouvait dans le trésor de Saint-Sernin de Toulouse avant la Révolution, et par d'autres enluminures carolingiennes pour les encadrements ou encore les mosaïques byzantine pour le ciel étoilé. Pour deux des archanges, Du Mège a donné pour modèles les grands anges en marbre du rondpoint de Saint-Sernin.
Les peintures ont été restaurées par l'atelier de Pierre Belin en 1981.