Parmi les tombeaux des différents papes d'Avignon, seul celui d'Innocent VI est parvenu jusqu’à nous en très bon état malgré de nombreuses vicissitudes. Le tombeau aurait dû suivre le sort des marbres et tableaux devenus propriété publique et mis à l'abri, mais il n'a pu être démonté et est demeuré dans la chapelle vendue à un particulier qui l'uilisait comme remise.

Au cours d'une tournée d'inspection en 1834 dans le midi de la France, Prosper Mérimée a pu admirer ce tombeau qui était « dans une pauvre masure appartenant à un vigneron. Des tonneaux, des troncs d'olivier, des échelles énormes sont entassés dans le petit réduit où se trouve le mausolée […] Autrefois un grand nombre de statues d'albâtre ornait le soubassement ; elles ont été vendues une à une ; de plus, le propriétaire de la masure a défoncé ce soubassement pour s'en faire une armoire. »

À la suite des protestations de Mérimée, qui souhaitait son transfert à Avignon, le tombeau sera transféré l'année suivante par les soins de la municipalité de Villeneuve-lès-Avignon dans la chapelle de l'hospice. Il retrouvera en 1959 sa place d'origine dans la chapelle funéraire accolée au flanc sud de l'église de la chartreuse.

L'ensemble du monument est en pierre de Pernes. Le pape est représenté sous la forme d'un gisant en marbre blanc, les pieds posés sur un lion couché ; il est placé sur un cube massif décoré d'arcatures et de niches où se logeaient les statuettes disparues. La tête d'Innocent VI est coiffée de la tiare à triple couronne. Le dais est supporté par huit grands piliers décorés d'arcatures sur la face extérieure desquels des niches sont aménagées : douze statuettes, aujourd'hui disparues, y étaient logées. La partie supérieure du dais comporte trois clochetons abritant chacun une statue d'albâtre représentant au centre le Christ tenant un globe en main, avec de part et d'autre saint Pierre et saint Paul ; ce dernier, portant un glaive nu et un livre, est représenté avec une grande barbe et un crâne chauve ce qui permet de l'identifier.