Neben den Chagall-Fenstern zeichnet der Kreuzgang die Kirche als bedeutende Sehenswürdigkeit von Mainz aus. Rund 150 Jahre nach Vollendung des Gotteshauses ließen die Stiftsherren von St. Stephan das spätgotische Quadrat von Baumeister Valentinus errichten, fertiggestellt wurde es 1499.
Die Grabplatten an den Wänden lagen noch im 19. Jahrhundert auf dem Fußboden der Kirche; zur besseren Erhaltung wurden sie in den Kreuzgang gebracht. Die älteste Tafel - für Stiftsherrn Wignandus - stammt aus dem Jahr 1048. Das Gewölbe des Kapitelsaals wird getragen von einer Mittelsäule, die auf Veranlassung Karls des Großen um 780 gehauen und in seiner Ingelheimer Pfalz verwendet wurde, bevor sie als kirchensteuerliche Abgabe an das Stift St. Stephan kam.
Das Strohut-Epitaph in der südöstlichen Ecke ist ein Werk des Adalbertmeisters um 1485, der auch im Dom mehrere Grabdenkmäler hinterlassen hat. Die figurenreiche Kreuzigungsgruppe zeigt neben dem Gekreuzigten und seiner Mutter den Evangelisten Johannes und die beiden Schutzpatrone der Kirche, Stephanus und Maria von Magdala.
Vor dem Kreuz knien die beiden Stifter und Kanoniker Hermann und Arnold Strohut.
Eine umfassenden Renovierung 2006 bis 2008 ließ den Kreuzgang wieder in altem Glanz erstrahlen; er gilt als der schönste spätgotische in Rheinland-Pfalz und dient neben seiner liturgischen Funktion als Aufführungsort für Sommerkonzerte und Kunstausstellungen.