Les différents niveaux des murs, les colonnettes adossées, les nervures et voûtains des voûtes d'ogives sont entièrement peints en polychromie. Dans le vaisseau central, les supports présentent des motifs ornementaux tous différents (mais se répondant par travées), sur fond brun-rouge tanné (noyau des piliers) et jaune or (colonnettes adossées) : chevrons rouges et or à feuilles vertes, rinceaux rouges à fleurs bleues, chevrons à rinceaux verts entourés de tiges feuillues bleu roi, médaillons quadrilobés redentés à bouquets de feuilles dorées sur fond rouge sombre, longues tiges ondulantes à feuilles trilobées vertes et rouges, etc. L'intrados des grandes arcades de la nef est peint de bandes dorées à files de quadrilobes rouges ou de rinceaux dorés sur fond rouge ; l'extrados, de fleurettes quintifoliées rouges et or sur fond blanc. Des rinceaux trichromes (vert, rouge et gris-bleu) occupent les écoinçons des arcs. Le second registre des murs du vaisseau central, entre les grandes arcades et les fenêtres, est peint d'un faux appareil à fleurettes rouges et d'un faux triforium à arcature brisée sur colonnettes, dont le fond est garni d'un damas vert feint à branches de vigne. Le dernier registre des murs, de part et d'autre des fenêtres, est strié, sur fond blanc, de fins bandeaux à dents de scie rouges et grises, entre lesquels s'intercalent alternativement des croix grecques et des monogrammes SJ (pour saint Jacques). La voûte est peinte d'un semis d'étoiles dorées sur fond bleu nuit.

Le mur occidental du vaisseau central est le seul à présenter un décor historié. Au-dessus d'un soubassement rouge brique à bandes verticales vertes, un semis de motifs végétaux rouges sur fond ocre-rose encadre le tympan en arc brisé de la porte d'entrée. Celui-ci est peint d'une Déploration du Christ sur fond or à motifs de carrés et de cercles : au pied de la croix, le Christ mort est étendu dans le giron de la Vierge agenouillée à demi, entourée par saint Jean baisant la main droite de Jésus et par Marie Madeleine éplorée ; au second plan, deux Saintes Femmes en pleurs et Nicodème étreignant l'échelle de la déposition.

Au second registre du mur, de part et d'autre de la tribune de l'orgue, sont figurées deux scènes tirées des Actes des Apôtres (copiées d'après Hippolyte Flandrin), se détachant sur un fond blanc quadrillé semé de petites croix grecques dorées (repris de celui de la procession des saints et saintes dans le chœur, également empruntée à Flandrin) et surmontées de larges rinceaux à tiges rouges, feuilles vertes et blanches et grappes vertes (identiques à ceux du chœur) : à gauche, la Prédication de saint Pierre devant les peuples d'Occident (une famille romaine agenouillée, deux officiers romains nommés aquilifer et signifer, coiffés d'une dépouille de lionne et portant les signa aux emblèmes de Rome, aigle et louve) ; à droite, la Prédication de saint Paul aux peuples d'Orient (parmi lesquels un soldat noir avec lance et bouclier).

Dans les collatéraux, le décor des murs est divisé en deux registres : un soubassement rouge brique à bandes verticales vertes ; un registre supérieur de couleur blanc cassé semé de motifs végétaux cruciformes rouges et jaunes. Dans la première travée du collatéral nord (chapelle des fonts baptismaux), le mur occidental a en outre reçu un décor symbolique (entièrement refait en 1990-1991) : dans une fausse niche avec arc trilobé porté par de courtes colonnes à chapiteau feuillagé, deux colombes s'abreuvent dans un vase figurant la fontaine de Vie (symbole du baptême), tandis que deux dragons (les forces du Mal) occupent les écoinçons de l'arc.

Le décor du transept combine plusieurs motifs également présents dans la nef et le chœur : faux appareil fleuronné ; faux triforium au registre médian des murs gouttereaux (mais le "damas" à feuilles de vigne est rouge) ; grands rinceaux verts, rouges et blancs, peuplés de colombes becquetant des grappes, sur les murs occidentaux et orientaux.

Signature et date (mur ouest de la nef, en bas à gauche de la Vierge de pitié) : LONGA / 1867. Inscription commémorative (tribune, au-dessus de la rose occidentale) : L. A. Longa, Miqueu curé doyen, A. de Giraud maire, 1867.

Les peintures du collatéral nord, les plus dégradées en raison d’infiltrations d'eau, ont été restaurées en 1990-1991 par Jacqueline Caccamo, qui a en outre entièrement repeint le décor figuré de la chapelle des fonts baptismaux (première travée occidentale du collatéral nord). L’ensemble a été à nouveau restauré, dans le cadre de la campagne de rénovation totale de l'intérieur de l'église, à partir de 1999 par l'atelier bordelais Dufon sous la direction de l'architecte Stéphane Thouin.