La loggia che si affaccia sul Tevere, offrendo uno dei panorami più suggestivi di Roma, e che costituisce l'accesso ufficiale alla Sala Paolina, è un ambiente voltato, impreziosito da affreschi e affiancato da due ali laterali coperte a botte.
Il prospetto, originariamente sormontato da un timpano triangolare, è composto dal parapetto in marmo bianco, da una coppia di colonne libere e da due semicolonne addossate agli stipiti, di ordine tuscanico. Al di sopra è un architrave modanato, recante l’iscrizione visibile dall’esterno IVL(IVS) II. PONT. MAX. ANNO. II., sormontato dal grande, e ormai rovinato, stemma della Rovere. Il motivo araldico del papa è ripreso nei capitelli delle colonne, decorati a rilievo con piccole ghiande alternate a fogliette. La volta, a botte con lunette, è affrescata nei pennacchi con esili volute vegetali su campo chiaro. Le vele sono quasi interamente occupate da cariatidi e putti terminanti in grassi girali d’acanto. Dai rari resti pittorici, si evince che analoghi motivi dovevano dispiegarsi nelle lunette delle pareti, fatta salva forse la centrale, in cui campeggiava uno stemma.
I quattro motti latini, inseriti sulla volta in cartigli dipinti, alludono alla funzione di questo vano porticato, concepito da Giulio II come una “loggia delle benedizioni”. Il papa risiedette frequentemente in Castel Sant'Angelo mentre i nuovi appartamenti nel vicino palazzo Vaticano venivano approntati. La costruzione della loggia fu intrapresa sotto la supervisione di Marco Vigerio, castellano in carica durante i suoi primi anni di pontificato. I mandati di pagamento della Camera Apostolica indicano l'architetto fiorentino Giuliano da Sangallo (1445-1516) quale responsabile dei lavori. Uomo di fiducia del pontefice, Sangallo sarebbe stato soppiantato da Bramante verso la fine del 1505. Circa i dipinti, ne è stata recentemente proposta l'attribuzione a Michele del Becca da Imola e a Pier Matteo d’Amelia, presenti nei libri paga di Castel Sant'Angelo in quegli stessi anni e già attivi come decoratori, al fianco di Giuliano, nei coevi cantieri delle rocche di Ostia e di Civita Castellana.