W skład nawy północnej weszły pomieszczenia dawnej Kolegiaty. Idąc od zachodu są to: kaplica św. Anny, kruchta z wejściem bocznym, dalej dawny skarbiec, zaś od roku 1712 na piętrze kaplica Świętych Relikwii. Dziś jedynie różnorodność sklepień przypomina o niejednolitym charakterze architektury tej przestrzeni. W kaplicy św. Anny sklepienie jest gwiaździste, w kruchcie krzyżowe, natomiast dawna kaplica Świętych Relikwii została nakryta barokową kopulą na planie elipsy z latarnią. W nawie podziwiać można: pomnik zmarłego w wieku 27 lat ks. Kaspra Branickiego, wykonany około 1602 r. przez artystę pochodzącego z kręgu włoskiego rzeźbiarza Santi Gucci, ołtarz Serca Pana Jezusa, pozłocone tabernakulum wykonane w 1892 r. z blachy mosiężnej, antependium wykonane w latach 1753 - 1755 we Wrocławiu i Augsburgu dla opactwa Benedyktynów w Tyńcu. Z nawy prowadzą drzwi do dobudowanego w 1897 r. przedsionka północnego z zabytkowym, najstarszym w katedrze portalem gotyckim z roku 1400. Obecnie przedsionek jest Kaplicą Martyrologii Polskiej i jednocześnie miejscem nocnej adoracji Najświętszego Sakramentu. W kaplicy tej znajduje się namalowany przez Adama Faglio z Nowego Wiśnicza obraz bł. ks. Romana Sitko, rektora tarnowskiego Seminarium Duchownego, męczennika Oświęcimia. W sąsiedztwie tego obrazu umieszczono brązową tablicę poświęconą pamięci wszystkich kapłanów Diecezji Tarnowskiej pomordowanych w tragicznych latach II wojny światowej 1939-1945.