Ołtarz główny
Obecne prezbiterium wraz z zakrystiami, kapitularzem i archiwum wystawiono po 1719 roku z fundacji biskupa Kazimierza Łubieńskiego. Nie wiemy, jak ta część kościoła wyglądała wcześniej - zapewne tylko nad głównym ołtarzem przykrywało ją sklepienie, pozostałe partie zaś drewniany strop. W 1602 roku z fundacji wikarego Kaspra Słowika wystawiono ołtarz główny wraz ze złocistym tabernakulum, z umieszczonym w nim obrazem przedstawiającym - zgodnie z wezwaniem kościoła - scenę Wniebowzięcia Matki Boskiej; oparz ten zlikwidowano przed rokiem 1719, tj. przed zburzeniem starej części świątyni.
Po wybudowaniu nowego prezbiterium stanął w nim też obecny ołtarz, wzniesiony staraniem kapituły i biskupa Konstantego F. Szaniawskiego za znaczącą wówczas sumę 13 tysięcy złotych polskich, być może według projektu architekta Kacpra Bażanki (zm. 1726); w 1729 roku pozłocił ołtarz Szymon Słowikowski. Znakomita, późnobarokowa, monumentalna architektura z pełnoplastycznych kolumn i pilastrów wspierających ogromne belkowania i przerwany przyczółek tworzy zdumiewająco spójną całość z równie świetną, dynamiczną dekoracją rzeźbiarską (w partii dolnej stojące na osobnych postumentach, pełnoplastyczne figury aniołów adorujących ołtarz, w zwieńczeniu Trójca Święta na obłokach) - powstałą być może w krakowskim warsztacie wspomnianego snycerza Antoniego Frąckiewicza (zm. 1741).
Na osi ołtarza umieszczono ufundowany przez prepozyta kieleckiego Marcina Żeromskiego (zm. 1748) obraz Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny namalowany w roku 1730 w Rzymie przez znanego polskiego malarza Szymona Czechowicza (zm. 1775). Uformowana pod wpływem barokowego malarstwa rzymskiego, głównie naśladowców Carla Maratty, twórczość Czechowicza odegrała ważną rolę w dziejach polskiej sztuki - nie tylko dzięki licznym zamówieniom, realizowanym na terenie całej niemal Rzeczypospolitej, które stanowiły wzory do naśladowania dla mniej zdolnych twórców, także dzięki uczniom, z których niektórzy zaznaczyli się w historii polskiego malarstwa.
Wykonany za 100 dukatów obraz kielecki był prawdopodobnie ostatnim dziełem namalowanym przez artystę w Italii, to zarazem jedno z najbardziej znanych i zarazem najlepszych płócien Czechowicza: dynamiczne, o skomplikowanej przestrzennie kompozycji opartej o motyw monstrancji, umiejętnie wykorzystujące światło do budowania nastroju, łączące doskonały rysunek postaci z bogatą kolorystyką o wyraźnej dominancie błękitu i złocistych ugrów, przy delikatnym operowaniem czerwienią. Obraz ten - wyraźnie nawiązujący do płócien o tej samej tematyce, wykonanych przez takich mistrzów, jak choćby Tycjan czy Guido Reni - to interesujący i cenny, a w Kielcach jedyny przykład barokowego malarstwa religijnego, przedstawiający scenę dobrze znaną z tradycji chrześcijańskiej - zgromadzeni wokół pustego sarkofagu apostołowie obserwują moment, w którym Maria zostaje wzięta - z duszą i ciałem - do nieba, gdzie oczekuje na Nią Trójca Święta - w ołtarzu kieleckim przedstawiona jako wspomniana rzeźba w zwieńczeniu. Ołtarz ten wielokrotnie odnawiano (m.in. podniesiono go o kilka stopni, odsunięto mensę ołtarzową zgodnie z zaleceniami II Soboru Watykańskiego) - po raz ostatni w latach 1997-1998; w roku 2002 obniżono też poziom mensy ołtarzowej.
Stalle
Nie wiemy, jak wyglądały ani średniowieczne, ani XVII-wieczne stalle, służące wyłącznie członkom kapituły, te ostatnie powstały przed 1628 rokiem z fundacji kanonika kieleckiego i krakowskiego oraz kantora wiślickiego Krzysztofa Nosarzewskiego (zm. 1628). Obecne stalle wykonano ok. roku 1744 dzięki staraniom kapituły oraz funduszom zapisanym przez kanonika kieleckiego, Węgra z pochodzenia, ks. Jana Jerzego Konrada (zm. 1744), wielkiego dobrodzieja świątyni; przed rokiem 1753 stalle pomalowano na żółty kolor oraz pozłocono zdobiącą je dekorację rzeźbiarską (ornamentyka baldachimu, m.in. muszle i płonące wazony). W podzielone pilastrami zaplecki stall wmontowano obrazy w dekoracyjnych, namalowane przez M. Hana ok. 1744 roku, przedstawiające sceny z życia Matki Boskiej (sygnatura artysty i data znajdują się na obrazie przedstawiającym Zaśnięcie Matki Boskiej, na obrazie Zaślubin przedstawiono zaś kartusz z herbem Gryf oraz literami odnoszącymi się do kanonika Jana Jerzego Konrada). Stalle kilkakrotnie odnawiano w XIX i XX stuleciu (po raz ostatni w latach 1997-1998) - niestety, konserwacje te połączone byty z przeróbkami i usuwaniem zniszczonych części, a także z gruntowną zmianą kolorystyki.
Polichromia
Pierwotnie bielone wnętrze prezbiterium w XIX wieku pokryła polichromia. W roku 1827 pomalował prezbiterium Karol Boehm (m.in. złote gwiazdy na ciemnoniebieskim tle), w 1892 zaś Antoni Strzałecki z Warszawy i ta dekoracja ta częściowo zachowała się do dzisiaj (barwna gloria aniołków w absydzie, Matka Boska Częstochowska, medaliony ze św. Stanisławem i św. Wojciechem, biskupem Gedeonem oraz bł. Wincentym Kadłubkiem na sklepieniu). W latach 1912-1924 Piotr Niżyński oraz bracia Cholewińscy uzupełnili dekorację m.in. o secesyjną ornamentykę roślinną i dwie wielkie kompozycje nad stallami kopie obrazów Jana Matejki: od północy Chrzest Polski i od południa Śluby lwowskie Jana Kazimierza.
Na pierwszej odtworzono scenę chrztu, udzielonego przez św. Wojciecha Adelajdzie i Czciborowi, rodzeństwu Mieszka I w obecności księcia oraz jego żony Dąbrówki, na drugim zaś śluby złożone w katedrze lwowskiej przez króla Jana Kazimierza w obecności królowej Marii Ludwiki 1 kwietnia 1656 roku, oddające nękany najazdem szwedzkim kraj w opiekę Matce Najświętszej.
Balustrada
Pierwotnie przeznaczone wyłącznie dla duchowieństwa prezbiterium oddziela od nawy wykonana przed rokiem 1763 kamienna balustrada zdobiona motywem kampanuli (pionowo zwisających dzwoneczków) oraz ornamentem rokokowym, zwieńczona na parapecie złoconymi kulami z brązu; obecna, dekoracyjna metalowa krata zastąpiła XVIII wieczną - żelazną i złoconą.