Foren decorades per encàrrec de Juli II amb murals de Rafael Sanzio, que hagué de destruir murals precedents de Sodoma, Lotto, Piero della Francesca, Signorelli i d’altres, i només mantingué la pintura de la volta de l’estança de l’ Incendi.
Les estances són tres: la de la Signatura (començada a decorar el 1508), on sobresurt el fresc de l'Escola d’Atenes, la d’Heliodor (1512-14), amb el pretenebrista Alliberament de Sant Pere, i la de l’Incendi (acabada de pintar el 1517), possiblement executada per deixebles. Les Estances es caracteritzen per un vigor inusitat en Rafael.