Polichromia zdobiąca wnętrze pochodzi z 1766 roku, jest rokokowa, z elementami dekoracji architektonicznej, medalionami z portretami biskupów (np. Iwo Odrowąż, Jan Prandota, Zbigniew Oleśnicki), świętych i uczonych związanych z Mogiłą oraz herbami Odrowąż, Radwan czy Abdank. Na suficie przedstawiono św. Bernarda klęczącego przed Matką Boską. W prawej kaplicy sufit zdobi polichromia obrazująca wstąpienie do nieba św. Bartłomieja. Towarzyszący mu aniołowie mają w rękach zakrwawione noże, co ma symbolizować uwolnienie go ‘do nieba’ przez oprawców którzy obdarli go ze skóry.
Ołtarz główny z obrazem św. Bartłomieja, namalowanym przez ks. Józefa Kaczmarczyka w latach 20. XX wieku, uzupełnia malowidło iluzjonistyczne z 1770 roku przedstawiające postacie św. Piotra i Pawła. Wcześniejszy obraz św. Bartłomieja z ołtarza głównego jest przechowywany w archiwum muzeum diecezjalnego, bowiem realistyczna scena męczeństwa świętego okazała się zbyt krwawa dla wiernych. W bocznych rokokowych ołtarzach uwagę zwraca obraz św. Izydora w stroju polskim oraz Matka Boska z Dzieciątkiem na półksiężycu.