Recouverte et surpeinte à plusieurs reprises durant les 19e et 20e siècles, la voûte est caractéristique du 16e siècle : elle est ornée d’arabesques, de motifs végétaux, de scènes religieuses ou légendaires et d’armoiries. La voûte présente beaucoup de fantaisie dans sa composition, que ce soit avec ses fausses ogives, son asymétrie ou encore avec la multiplication des éléments décoratifs et architecturaux.
La nef centrale est ornée d’épisodes bibliques : Abraham et le sacrifice d’Isaac, Moïse recevant les Tables de la Loi, le Christ montrant ses plaies ou encore la tentation de Jésus par Satan.
On retrouve également des portraits de bienfaiteurs et de protecteurs, comme un médaillon avec le portrait de l’empereur Charles Quint qui aurait visité Bastogne et son église en 1536. D’autres familles ayant fait bénéficier l’église de leur générosité sont évoquées par leurs armoiries, comme la famille Van Eesebeke.
Certains saints sont également représentés, comme saint Michel, qui apparaît à plusieurs reprises sur la voûte. Cela s’explique par le fait qu’à Bastogne, les merciers et marchands de draps avaient ce saint pour patron et que son culte était à ce point important qu’un autel lui était dédié dans une des nefs latérales.

Het gewelf, dat in de loop van de 19e en 20e eeuw meermaals werd bedekt en overschilderd, is typerend voor de 16e eeuw: het is versierd met arabesken, plantenmotieven, religieuze of legendarische taferelen en wapenschilden. Het gewelf is zeer fantasierijk in zijn compositie, met zijn valse ogieven, zijn asymmetrie en de veelvoud aan decoratieve en architecturale elementen.

Het middenschip is versierd met bijbelse taferelen: Abraham en het offer van Isaak, Mozes die de geboden op de twee stenen tafelen ontvangt, Christus die zijn wonden toont en de verzoeking van Jezus door Satan.

Er zijn ook portretten van weldoeners en beschermers, zoals een medaillon met het portret van Keizer Karel V die in 1536 Bastogne en zijn kerk zou hebben bezocht. Andere families die de kerk met hun gulheid hebben begunstigd, worden met hun wapenschild voorgesteld, bijvoorbeeld de familie Van Eesebeke.

Ook sommige heiligen vindt men terug. Met name Sint-Michiel komt meermaals op het gewelf voor. Waarschijnlik is dit te wijten aan het feit dat deze heilige in Bastogne de patroonheilige was van de lakenhandelaars en dat zijn verering zo belangrijk was, dat in een van de zijschepen zowaar een altaar aan hem werd gewijd.