Durant l’Edat Mitjana els papes residiren al Laterà, i no fou fins el retorn de l’exili d’Avinyó (1377) que l'Ager Vaticanus -un dels set turons de Roma i on, segons la tradició, sant Pere fou martiritzat- esdevingué seu pontifícia. El cor encarregat de la litúrgia papal almenys des del segle V, la Schola Cantorum, havia estat abolit el 1370. Sota Eugeni IV (1431-47), la capella papal es convertí en un cor de cantants d’elit, molts d’ells també compositors d’anomenada, els quals gaudien de nombrosos privilegis i eren força ben pagats. Guillaume Dufay formà part del cor (1428-37), per al qual compongué nombrosos motets i misses i on coincidí amb altres cantants compositors com G. Liebert, B. Pugnare, J. Brassart, J. Pullois i G. Garnier. L’any 1474, Sixt IV (papa en 1471-84) feu decorar la capella anomenada des d’aleshores Sixtina, on els papes oïren missa fins al segle XIX. Des d’aquell any la capella pontifícia interpretà música en aquest emplaçament. L’activitat musical a l’Estat del Vaticà es reduïa pràcticament a la capella -la música instrumental, els genères profans i el teatre mai no hi foren conreats-. Després de la reforma de la Capella Sixtina al principi de la dècada del 1480, foren contractats músics com G. Van Weerbeke, B. Vaqueras, M. de Orto i J. Des Prés. Més tard hi arribaren A. De Silva (1520), C. de Morales (1535), B. Escobedo (1536), L. Barré (1537) i J. Arcadelt (1540), entre d’altres. El 1555, el papa Pau IV (1555-59) prohibí que els homes casats cantessin a la capella pontifícia. Aquesta norma afectà G.P. da Palestrina, que ja feia mig any que hi cantava, si bé el 1571 retornà al servei papal.
El papa Sixt V (1585-90) ordenà que el director deixés de ser un prelat i que fos escollit cada any entre els mateixos cantants. L’arribada del segle XVII portà la italianització de la capella pontifícia. Si durant el segle XVI els cantants havien estat majoritàriament espanyols i francoflamencs, al final de la centúria ja quasi tots eren italians. De fet, a partir del 1600 els anuaris de la capella passaren a escriure’s en italià i no en llatí. Al llarg dels segles XVII i XVIII el cor anà creixent en nombre de cantants. Durant el XVII, la fidelitat a l’estil polifònic tradicional distancià la capella pontifícia de les tendències musicals que sorgiren durant aquella centúria. La producció del cinquecento havia estat tan rica, que feu ombra a la resta de la música feta durant els dos segles posteriors. El nivell interpretatiu de la capella, però, mai no decaigué i continuà essent digne de l’admiració de visitants com J.J. Quantz, W.A. Mozart o J.W. Goethe.
L’ocupació del Vaticà per l’exèrcit de Napoleó el 1809 interrompé l’activitat musical, fins que el 1814 G. Biani reconstruí el cor de la capella. Amb l’arribada de les tropes de Víctor Manuel II, el 1870, la sobirania temporal del papat trontollà. La crisi se superà quan el Parlament italià decretà una llei de garanties envers la Santa Seu, que fixava les relacions entre l’Estat i l’Església (1871). A partir d’aquell moment, els anuaris de la capella informen de la descomposició progressiva del cor a causa de la falta de castrats, cosa que havia convertit la majoria de les peces en incantables. El 1903 L. Perosi formà un cor de nens, que, però, ja no es pot considerar hereu de la Capella Pontifícia. Pius X (1903-14) inaugurà el 1910 l’Escola Superior de Música Sacra, institució que l’any 1931 passà a anomenar-se Institut Pontifici de Música Sacra i que promou el coneixement i la difusió del patrimoni tradicional de la música religiosa. El centre posseeix, a més, una important biblioteca.
El Vaticà constitueix un dels arxius musicals més importants del món. La Biblioteca Apostòlica Vaticana comprèn una vasta col·lecció de manuscrits i obres impreses. En els volums de la Bibliografia dei fondi manoscritti della Biblioteca Vaticana, editats per M. Buonocore i M. Ceresa entre el 1968 i el 1985, apareix el recompte de manuscrits musicals conservats. El volum de Giancarlo Rostirolla Biblioteche e archivi musicali italiani, del 1993, inclou un recompte exhaustiu dels fons musicals de la biblioteca vaticana. Els fons anomenats Capella Sixtina i Capella Giulia només contenen documents musicals. Pel que fa al fons de la Capella Sixtina destaca, per exemple, la gran quantitat d’edicions originals de l’obra de Palestrina. Els volums que conté foren restaurats al segle XVIII i el seu estat de conservació és força bo. El fons de la Capella Giulia conté 1 350 volums, en gran part manuscrits. Al Vaticà també es conserven: el Fondo Vaticano Latino; el Fondo Palatino Latino, majoritàriament de música monòdica; el Fondo Chigiano, de música profana, en particular òperes; el Fondo Barberino Latino, d’un perfil similar; el Fondo Ottoboniano Latino, més general i amb poca música; el Fondo Vaticano Musicale, amb més de 600 manuscrits; el Fondo Perosi, dedicat exclusivament a aquest compositor, i el Fondo Casimiri, que conté bàsicament partitures més modernes i tractats teòrics.