L’intérieur de la chapelle a été entièrement rénové au milieu du XVIe siècle par François de LA CHAPELLE, seigneur puis Baron de Varennes l’Enfant, petit-fils de la dernière des L’ENFANT. On y découvre notamment un autel majeur et deux autels latéraux, six pierres tombales posées dans le pavage, une tombe en marbre noir, constituée d’une grande table élevée sur quatre pilastres de 0,70 m. de haut. Sur cette table sont gravées une inscription concernant l’inhumation de Claude de BEAUMANOIR (1651) et celle de son épouse Renée de LA CHAPELLE (1672), petite-fille de la dernière des L’ENFANT.
La rénovation de l’ensemble a été achevée en 1580 (inscription de chaque côté de l’autel majeur).
La chapelle Sainte-Catherine de Varennes l’Enfant présente une voûte en lambris ouvragé en forme de coque de navire renversée. Il ne reste aujourd’hui que peu d’exemples de ce type de voûte, caractéristique de l’architecture religieuse de la région jusqu’à la Révolution.
On remarque notamment les armoiries de François de la CHAPELLE et de son épouse Renée de LAUNAY (ci-dessus) ainsi que des angelots peints (ci-contre)
Chacun des deux autels latéraux supporte un retable en bois peint.
La peinture du retable de gauche représente la translation (transport) par des anges de la maison de la vierge Marie depuis la Terre Sainte jusqu’à Lorette, ville italienne au bord de la mer Adriatique. Au XVIe et XVIIe siècles, ce centre marial fut un des principaux buts de pèlerinage, après Rome et Saint jacques de Compostelle.
Sur le retable de droite figurent quatre saints : saint Laurent avec son gril, saint André et sa croix si caractéristique, saint Désiré avec sa mitre et sa crosse d’évêque, et saint Jérôme avec son lion.