La ricca decorazione a stucco della volta incornicia affreschi di Dosso Dossi, eseguiti nel 1532, con al centro un tondo con putti visti "da sotto in su", le allegorie delle quattro virtù cardinali (Giustizia, Fortezza, Prudenza e Temperanza), fra le quali sono rappresentati gli stammi di Carlo V e di papa Clemente VII Medici

Nelle lunette sono affrescate le sette arti liberali, accompagnate da personaggi dell’antichità che si distinsero in quelle discipline. Il camino nero, al quale il nome della sala si riferisce, è stato realizzato nel 1927 in sostituzione di quello cinquecentesco andato perduto.