Algunas de las salas de la biblioteca presentan elegantes techos pintados al fresco: destacan los de las seis salas que preceden al vestíbulo monumental, todos ellos caracterizados por motivos vegetales y volutas. Entre ellos, destacan por su singularidad los techos de tres salas: la recepción, con decoraciones que recorren todo el perímetro rectangular, guirnaldas florales, diversos motivos ornamentales y, en los lados cortos, el águila con las alas desplegadas dentro de un óvalo y el escudo de la familia Casanate (una torre coronada por una estrella de ocho rayos).
A continuación, las dos salas que preceden a la Sala Monumental. La primera con guirnaldas y decoraciones florales policromadas sobre una base blanca, con dos elementos decorativos en el centro: superpuesto por otros elementos simbólicos, un perro con una antorcha en las fauces, emblema de la fidelidad al mensaje evangélico y a su difusión por los frailes predicadores; y el escudo de Casanate superpuesto por el sombrero de ala ancha.
En el techo de la sala contigua, que contiene los archivos históricos de la biblioteca, se encuentra el fresco de Giovanni Mazzetti de 1736 donde, en medio de numerosas decoraciones policromadas y florales, se representa la Gloria de Santo Tomás: el santo, con hábito dominico, es acompañado al cielo por su maestro Santo Alberto Magno que, con vestiduras doradas, está arrodillado en adoración a la divina trinidad, rodeado de querubines que sostienen su tiara, su báculo pastoral, y el libro abierto que simboliza la palabra de Dios.
Algunas oficinas también se caracterizan por techos pintados al fresco puramente ornamentales con motivos de relleno, decoraciones vegetales, máscaras, animales alados en colores suaves (verde claro, parduzco) y elementos dorados.
El ciclo de frescos continúa a lo largo de las paredes de una de las salas de lectura con las nueve figuras alegóricas que representan la Astronomía, la Aritmética, la Dialéctica, el Derecho, la Geometría, la Gramática, la Música, la Retórica y la Teología. Creadas por el pintor Giuseppe Cellini a principios del siglo XX, todas ellas están representadas como mujeres jóvenes sentadas o de pie en nichos arquitectónicamente estructurados rodeados de espirales y festones: una referencia explícita a las decoraciones iluminadas de los numerosos manuscritos e incunables de la biblioteca.