Subito a destra la splendida cappella-santuario dell'Immacolata Concezione, quasi una chiesa nella chiesa, ove dagli inizi del Cinquecento è venerata la sua antica immagine con quel titolo.
La struttura attuale fu eretta fra il 1714 e il 1716, innestata a partire da una più modesta cappella nell'antica chiesa gotica.
Pregevolissimo modello di architettura settecentesca ha un suntuoso interno con ricca decorazione a stucchi in parte dorata, angeli e putti, medaglioni con santi francescani nei pennacchi della cupola e marmi policromi che ne ricoprono le pareti.
L'altare e l'ancona di marmi pregiati racchiudente il tabernacolo con l'immagine dell'Immacolata sono opera dell'Architetto Alfonso Torreggiani (1682-1764). Lo sportello in ebano e avorio che chiude la residenza dell'Immacolata è opera dell'intagliatore faentino Gian Battista Gatti eseguita nel 1884.
In questa opera una cornice finemente intarsiata a motivi floreali stilizzati e compartiti da dieci tondi con figure di santi, racchiude lo sportello interamente lavorato a raffaellesche incise in avorio. Nella parte alta due angeli reggono con una mano festoni con grappoli di fiori e frutta, mentre con l'altra sostengono la corona della Madonna. Al centro della zona bassa, in una tabella rettangolare di avorio, è incisa una scena campestre, che rappresenta contadini intenti alla mietitura e in atteggiamento di gratitudine all'Immacolata Concezione, particolarmente invocata per i bisogni della campagna.
La cupola aveva un affresco del parmense Giuseppe Milani riproducente la Santissima Trinità e Angeli, dipinto nel 1763, attivo contemporaneamente nella Basilica Cattedrale per affrescare la Cappella della Madonna delle Grazie. L'affresco fu sostituito nel 1903 da un nuovo lavoro del pittore Baldi ma dopo la distruzione del coperto a causa di un bombardamento il 22 agosto 1944 è stato rifatto, su fotografie esistenti, dal bolognese Renato Pasqui negli anni 1956-58.
Nella struttura la pianta della Cappella è centrale con avancorpi a croce di cui il mediano, col presbiterio, ha forma ovoidale. A coronamento si innesta la cupola sul tambutro, mascherata all'esterno da tiburio. Il perimetro murario dall'andamento sinuoso nelle parti segmentate e curvilinee, si accompagna ad un elevato mosso ed elegante dove si evidenziano gli elementi di una edilizia estremamente semplice, ma sapientemente modellata dai tenui aggetti delle cornici e delle lesene e dal flettersi chiaroscurato delle convessità angolari.