Si tratta della terza cappella del lato sinistro della Basilica di San Martino Vescovo ed è l'unica costruita con una notevole profondità, poiché non prevista nel progetto originario dell'architetto Gerolamo Quadrio. Fu edificata tra la fine del Seicento e la prima metà del Settecento nello spazio circoscritto dalle tre Sagrestie, per volontà del prevosto Gian Gerolamo Acerbis-Viani, come atto di devozione alla Beata Vergine del Rosario e come risposta all'accresciuta devozione locale per Maria (nel maggio 1676 il sacerdote chiese il permesso di poter costruire la cappella, che fu portata a termine, nella parte muraria, l'anno successivo).

Architettura

La planimetria è costituita da un ottagono con i quattro lati obliqui più corti, mentre l'alzato è organizzato in due ordini sovrapposti di lesene in stile Corinzio, sormontate da una cupola a "panettone".  

Decorazione

La decorazione consiste in incrostazioni di stucco a motivi fitomorfici stilizzati, dorati con foglia d'oro zecchino su sfondo turchese. E’ opera dello stuccatore ticinese Vincenzo Camuzio, che ha lasciato la sua firma incisa in un cartiglio dorato collocato sulla prima lesena, a destra dell'arco d'ingresso, insieme alla data conclusiva del suo intervento: 1764. Al centro di ciascuna delle otto lesene del primo ordine, si ripete il monogramma mariano M. R. (Maria Regina), lavorato in rilievo. Unici elementi figurativi della sua decorazione sono i piccoli fanciulli ai lati delle finestre ed i 12 Profeti della cupola.

L'arco d'ingresso

Nell'intradosso dell'arco d'ingresso sono stati affrescati i quindici Misteri del Rosario (circa 1765) all'interno di campiture incorniciate da stucco dorato, opera dal milanese Federico Ferrario, pittore protetto dal conte Giangiacomo Carrara, per il quale l’artista affrescherà alcune sale del suo palazzo in Bergamo.

L'ordine inferiore

L'ordine inferiore è il più alto ed è occupato da sette teleri centinati, inseriti in cornici dorate e da una zona inferiore con stalli di legno di noce, eseguiti da Francesco Caniana e intarsiati, con  i Sette Dolori di Maria Vergine, dall'alzanese Giulio Masnada, alla fine dell'Ottocento. 
Cinque teleri, dei sette citati, sono stati eseguiti tra la fine del Settecento e gli inizi dell'Ottocento da artisti di grido, come Andrea Appiani, autore dell'Incontro di Giacobbe con Lia e Rachele (1790-1810) e Giuseppe Diotti, autore della Benedizione d'Isacco a Giacobbe (1837). Queste tele sono collegate tra loro da un tema comune: rappresentano un'eroina dell'Antico Testamento, esemplare per una virtù specifica e, pertanto, anticipatrice delle Virtù Mariane. Rebecca, madre di Giacobbe, è simbolo dell' Intelligenza; Rachele della Vita contemplativa; Lia, della Vita attiva; Giuditta (nel dipinto di Vincenzo Camuccini, 1828) della Vittoria del Bene sul Male; Ester (di Giovan Battista Dell'Era, del 1796) del Coraggio; Abigaille (nell'episodio Abigaille placa l'ira di David, opera del veneziano Francesco Cappella, del 1767) della Saggezza.  Dal 2001 è ritornata alla sua originaria collocazione anche la tela dipinta da Giovanni Carnovali con Agar e l'angelo (1863), in seguito ad un accordo con L'Accademia Carrara di Bergamo, attuale proprietaria del dipinto. Con quest'opera si conclusero le commissioni della Fabbriceria per la Cappella del Rosario. Pochi giorni dopo la consegna, il quadro del Carnovali fu tolto dalla cappella e al suo posto fu collocato il dipinto con San Cristoforo del Tintoretto, acquistato dai fabbricieri nel 1819 e rimasto in loco fino alla sua collocazione nel Museo. Un'ultima tela, posizionata dietro l'altare, rappresenta un' Assunzione della Vergine di Giovan Paolo Cavagna (ca. 1620), già presente nell'antica chiesa. 

L'ordine superiore

È un ordine finestrato nei lati più espansi, decorato da fanciulli modellati in stucco bianco che sorreggono oggetti dorati, ispirati dalle litanie del Santo Rosario: Torre eburnea, Stella del mattino, Domus Aurea, Specchio della giustizia, Fonte della Sapienza ed altri, che sono noti simboli mariani. 

Al centro, la cupola è affrescata da un' Incoronazione della Vergine, opera dell'artista ticinese Vincenzo Orelli (già attribuita al padre Giuseppe), noto affreschista d'edifici religiosi e laici di fine Settecento e autore della decorazione delle vele delle navate laterali della chiesa. L'affresco non occupa tutta la superficie della cupola, ma è collocato in una campitura sagomata da una cornice in oro zecchino, con una forma allusiva  alla Rosa mistica. Il "fiore" è circondato da  illusionistiche nicchie, al cui interno sono collocati 12 Profeti, modellati in stucco e dipinti. Essi esibiscono e additano dei cartigli, sui quali si trovano alcuni versetti tratti da Libri dei Profeti, che rimandano, nel significato, alla Vergine.

L'altare

L’altare, progettato da Giovan Battista Caniana, è per lo più opera del figlio Giuseppe, realizzato nel  1754 (anno della morte di Giovan Battista). Si tratta del secondo progetto per l’altare, infatti, il primo, realizzato nel 1698, fu rifatto perché non soddisfaceva pienamente la Fabbriceria. L’altare progettato è monumentale e collocato proprio al centro dell’ottagono della cappella, di cui riprende la forma poligonale. La mensa è sormontata da un’alta tribuna architettonica, che ospita al centro la Madonnina lignea di Andrea Fantoni e, lateralmente, le sculture marmoree di Santa Caterina da Siena e San Domenico, opera di Antonio Calegari (da Brescia). Ma le parti più significative e straordinarie di questo altare sono il paliotto con la Natività della Vergine e gli Angeli laterali dell’alzato, opera di Andrea Fantoni e di Pietro Mezzetti luganese. Certamente il paliotto fu eseguito da Andrea Fantoni per il primo altare e fu poi risistemato in quello settecentesco. Si tratta di uno dei primi lavori noti eseguiti dall’artista nel marmo, che già aveva alle sue spalle una cospicua esperienza  nella scultura del legno. In esso egli fuse le varie tecniche della scultura l’una nell’altra, passando con estrema agilità dallo stiacciato all’altorilievo, fino a giungere al tuttotondo, piegando la tecnica alle sue esigenze narrative. Al Lavaggio della Vergine Bambina viene dato il posto principale, al centro della scena, sottolineandone l’importanza con la tecnica del tuttotondo, mentre i personaggi secondari vengono lasciati in alto e bassorilievo. Sant’ Anna compare due volte nella scena: una prima volta è sdraiata nel letto dello sfondo, realizzato a stiacciato; la seconda volta è in primo piano e sorregge la Neonata mentre viene lavata dalle donne (sintesi narrativa).
Gli Angeli adoranti sono poi uno spettacolo d’ingegno  e di sensibilità, soprattutto l'angelo a destra, nel quale Andrea manifesta una concezione della scultura già pienamente barocca. L’angelo sfugge ad una visione univoca e si piega nello spazio con grazia e delicatezza. Il suo volto esprime il sentimento estatico di chi è perso nell’amore di Dio e nelle sue morbide mani, appoggiate sul petto, si concentrano la devozione e l’apertura verso l’umano. Rappresentando le paffute dita dell’angelo che sprofondano nella morbida epidermide del petto, l’artista dimostra una capacità di dominio sulla dura materia, che viene vinta dalle esigenze dell’arte e dal profondo sentimento religioso, di cui si è fatto interprete sensibile e attento.