За философию отвечает "Афинская школа", которая, помимо того, что шедевр живописи, еще и собрание портретов всевозможных Рафаэлевых современников, а также ценный архитектурный документ: декорации, на фоне которых рассажены, разложены и расставлены философы, - не что иное как проект перестройки Сан-Пьетро, предложенный Браманте. Основные действующие лица - Платон (в центре, в красной тоге и с поднятым пальцем) и Аристотель (рядом, с "Этикой" под мышкой). У Платона - голова Леонардо, точь-в-точь как на его классических автопортретах сангиной. В левом углу Сократ (в болотно-зеленом) дискутирует с Алкивиадом, а Пифагор беседует с учениками. На ступеньках, не обращая внимания на толпу, сидит Диоген, справа от него держит доску в руках Евклид с лицом Браманте. Человек с моделью небесной сферы - это Зороастр, он же - гуманист Пьетро Бембо. По глобусу положено узнавать Птолемея, по черному берету - самого Рафаэля, затесавшегося в высокоученое собрание в компании собственного ученика Содомы (рядом, в шапочке). Гераклит, опирающийся локтем на мраморную глыбу, - не кто иной как Микеланджело, Эпикур же списан с Федерико Гонзаги.
В том же зале имеются и другие портреты: в прославлении Воинствующей церкви (напротив "Афинской школы") участвуют папа Сикст IV (в тиаре, крайний справа), Данте (за папской спиной) и Беато Анджелико (в монашеском одеянии), а также Григорий Великий с лицом Юлия II (на мраморном троне у алтаря, за компанию со святым Иеронимом, Амвросием и Блаженным Августином). Данте фигурирует и второй раз - над окном, выходящим к Бельведеру: там изображается царство поэзии с Парнасом, Аполлоном, музами, Гомером и Вергилием. Наконец, в сцене передачи декреталий Григорию IX (противоположная стена) заняты кардиналы Джованни Медичи (будущий Лев X) и Алессандро Фарнезе (будущий Павел III).
В Зале Гелиодора (Stanza di Eliodoro), где явившиеся к папе Юлию должны были ждать приема, на сводах сохранились остатки росписи Луки Синьорелли, но главное - это "Освобождение святого Петра из темницы" с невероятно искусной игрой света (над окном) и "Встреча Льва I с Аттилой". История о том, как папе Льву явились апостолы Петр и Павел, при помощи которых римляне благополучно побороли гуннов, дописывалась уже при Льве X, так что бывший кардинал Медичи фигурирует на фреске дважды: один раз в кардинальской шапке, как изначально и было запланировано, и другой раз - в папской тиаре, на месте скончавшегося по ходу работ Юлия II.