Nell’ampio arco d’accesso al catino absidale, vi sono quindici medaglioni, con rappresentati Cristo (in posizione centrale), i dodici apostoli e i santi Gervasio e Protasio (i quali sono figli presunti di san Vitale). I due rilievi marmorei presenti, noti con il nome di Trono di Nettuno, sono rimaneggiamenti rinascimentali di materiali antichi. A completare i mosaici dell’arcone, vi sono rappresentate la città di Betlemme e Gerusalemme, accoppiate ad angeli reggenti la croce.
Al centro della zona absidale è stato ricomposto l’altare del VI secolo, in lastre di alabastro.
Il grande mosaico dietro l’altare vede raffigurato il Cristo in abito porpora, attorniato da arcangeli, in atto di offrire la palma, simbolo del martirio a san Vitale, e di ricevere in dono il modello della chiesa dal vescovo Ecclesio. Ai loro piedi, si estende il prato del Paradiso. Nelle lunette sopra le trifore, abbiamo, a sinistra, Abramo che offre in sacrificio tre pani e un agnello agli angeli che annunciano la nascita di Isacco; a destra, il sacrificio di Isacco, interrotto dall’intervento di Dio. Queste scene del vecchio testamento sono un rimando all’offerta eucaristica. Completano la scena Mosè sul Sinai e il profeta Geremia. Alle pareti, alla stessa altezza, vi sono due straordinari mosaici, rappresentanti da una parte Giustiniano, dall’altra parte l’imperatrice Teodora, entrambi col proprio seguito.
Completa la decorazione, dal basso verso l’alto: due angeli che sorreggono la croce; vasi e motivi vegetali a ornare la zona della trifora superiore, affiancato dagli evangelisti Giovanni e Luca, e infine, sulla volta, quattro angeli che reggono l’Agnello di Dio, immersi tra tralci di viti.