L'oratorio di Santa Cecilia è un edificio religioso di Bologna, conserva un raro ciclo di affreschi di pittori bolognesi ed emiliani del primo Cinquecento, ragion per cui è talvolta denominata la "cappella Sistina" di Bologna. Parrocchiale romanica più antica della basilica, passò nel 1323 agli Agostiniani, che la riedificarono nel 1359. Aveva anticamente un prospetto sulla strada, che scomparve con la cortuzione dei portici e rese necessario un ridimensionamento, nel 1483, messo in opera da Gaspare Nadi. In quell'anno veniva infatti costruita la cappella Bentivoglio, che riduceva lo spazio antistante l'antica chiesetta.

L'interno, ad aula unica, è coperto da una volta a botte ribassata e unghiata. Lungo le pareti laterali corre il ciclo affrescato, realizzato in appena due anni, dal 1505 al 1506 da Francesco Francia, Lorenzo Costa, Amico Aspertini, Bartolomeo Ramenghi e altri, e dedicato alle storie dei santi Valeriano e Cecilia.

Oggi, in onore anche alla titolazione a santa Cecilia, è usato come sala per concerti, ed è aperto alle visite turistiche con un regolare orario di apertura.