Près de la sacristie de la cathédrale se trouve une petite chapelle, nommée chapelle St Clair; on peut d'ailleurs y voir, exposé derrière l'autel, un grand tableau représentant St Clair guérissant un aveugle, attribué (vraisemblablement) à Jean-Baptiste Mauzaisse en 1828. Rappelons que St Clair est connu comme étant le premier évêque de Nantes, au IIIè siècle.
Les portes de la chapelle donnent sur un îlot central à ciel ouvert, qui se tient au carrefour de la chapelle, de la sacristie et de la Psalette. Ce petit patio, que les spécialistes appelleraient sans doute plutôt un déambulatoire, est constitué d'un carré de colonnes reliées en arceaux encadrant un petit jardin.
La chapelle est une haute pièce, élégante et éclairée par les vitraux recouvrant une large partie du mur Est. Ces vitraux de facture moderne rappellent l'ancrage de la cathédrale dans sa ville ainsi que son héritage résolument breton. En effet, on voit le blason de Nantes, le navire aux voiles gonflées et le chef d'hermines, accompagné de sa devise « Favet Neptunus Eunti ». Et tout à côté, le simple blason d'hermines noires sur fond blanc renvoie aux armes du Duché de Bretagne.
La chapelle abrite deux trésors religieux, abrités sous de belles châsses dorées : il s'agit des reliquaires de la Bienheureuse Françoise d'Amboise d'une part, et d'autre part des martyrs St Donatien et St Rogatien, connus également sous le nom d'Enfants Nantais. Les Enfants Nantais ont été au fil des siècles l'objet de grandes marques de dévotion dans la région nantaise, et l'un des cinq portails de la Cathédrale, le portail nord, leur est d'ailleurs consacré.