Le décor peint de la salle est confié en 1841 par son adjudicataire, Georges Och, suivant les recommandations de l'architecte Jean-Baptiste Martin, au peintre et scénographe Victor Chenillon (?-1880). Chenillon a déjà travaillé avec Martin mais aussi avec Och en 1836-1837, au théâtre de La Chaux-de-Fonds, notamment au plafond de la salle. Le principe retenu pour celui de Dole est assez semblable avec la représentation de huit muses (pour 12 personnages au théâtre suisse), intégrées dans un décor rayonnant. Dans son projet, Martin en avait décrit le modèle "employé avec succès dans les nouveaux théâtres" : la structure est divisée en compartiments égaux formés de châssis, fixés sur les solives, sur lesquels "les toiles destinées à recevoir les peintures seront clouées et marouflées par derrière en y collant du papier. On obtiendra ainsi des surfaces aussi sonores que des boiseries [...] Ce mode de construction a le grand avantage de permettre la peinture des châssis dans l'atelier [...] La peinture sera donc mieux soignée et coûtera moitié moins". Chenillon sous-traite les figures (qui coûteront 50 F chacune) à F. Valbrun. L'ensemble est achevé fin 1842. Les aplats jaunes et blancs sont repris à l'occasion d'une restauration, peut-être en 1923 par l'entreprise Laforêt. La peinture est restaurée en 2020-2021 par Bruno Gelper (société Arts & Bâtiments 63, à Issoire).