Czwartą była kaplica Baryczkowska wzniesiona w 1500 przez Stefana Baryczkę obywatela Radomia.
Święty Kazimierz Jagiellończyk, rezydując w Radomiu z polecenia ojca w latach 1481–1483, traktował świątynię pw. św. Jana jako zamkową i częste miejsce swej modlitwy. W 1495 r. inny syn króla Kazimierza IV Jagiellończyka, Fryderyk, w kościele tym uroczyście otrzymał bullę nominującą go do godności kardynalskiej z przynależnymi jej oznakami.
W 1588 biskup Jerzy Radziwiłł zakazał grzebania zmarłych w kościele pod ołtarzami. W XVI wieku przy kościele istniała biblioteka o 170 łacińskich woluminach.
W latach 1630–1633 wzniesiono z fundacji Jana Kochanowskiego chorążego wielkiego koronnego późnorenesansową kaplicę. Początkowo zwano ją kaplicą Kochanowskich, później św. Magdaleny, a jeszcze później Pana Jezusa. W XVII wieku przekształcono kaplice Koskowską i Baryczkowską w krużganki przy kaplicy Kochanowskich. Kaplica Krzyża Świętego została przekształcona w składzik sprzętów kościelnych.
W 1752 zawaliło się częściowo sklepienie kościoła.