La capella dels Dolors forma una nau paral·lela a la de l'església moderna, amb la qual comunica mitjançant una porta d'estil renaixentista. És coberta amb una volta de rajol sobre dos arcs torals de pedra, construïda al segle xvii, coetàniament a l'església nova. Aquesta volta amaga les tres finestres de tradició romànica obertes al mur E, que només són visibles des de l'interior de l'«Estudi Vell», un edifici que fou adossat vers el 1570 com a sagristia, i amb el qual comunicava per dues portes allindades, actualment tapiades. De les capelles laterals obertes al segle XIV en resten només dues, situades a tots dos costats de la capçalera. Amb tot, l'element més interessant de la capella dels Dolors són unes pintures murals gòtiques, El Lignum vitae de l'Arboç, de principis del segle xiv, que foren descobertes i restaurades el 1968