Prosper Mérimée est nommé Inspecteur général des Monuments Historiques en 1834. Cette fonction le conduit à parcourir la France afin de répertorier les monuments en péril méritant une protection. Il inscrit le Pendentif de Valence sur la première liste des Monuments Historiques en 1840. Il reconnaît ainsi la valeur architecturale exceptionnelle de l’édifice.
Une chapelle funéraireUne épigraphe gravée sur l’un des quatre murs intérieurs du monument mentionne la date de construction et la fonction de l’édifice. L’ensemble aurait été construit en 1548 comme chapelle funéraire pour Nicolas Mistral, religieux de la cathédrale et sa famille. Sous le bâtiment, se trouve en effet une crypte qui aurait pu accueillir des sépultures mais aucune n’a jamais été retrouvée. Le pendentif est situé en plein cœur du cloître de la cathédrale. Cet espace, fermé à l’origine, était réservé exclusivement aux religieux servant l’église.
Les voûtes sur pendentifL’édifice tient son nom du système particulier de voûtement. En effet, la voûte du bâtiment est sphérique. Elle est portée par quatre pendentifs. Les pendentifs correspondent à un système particulier d’assemblage de pierres qui sont placées dans les quatre angles. Ces pierres de taille permettent de faire la transition entre la demi-sphère de la voûte et le plan carré formé par les murs. Ce mode de construction est particulièrement savant et nécessite de bonnes connaissances en géométrie, en mathématiques et en dessin. Par ailleurs, le pendentif forme au sol un véritable carré. Il s’agit d’une construction rationnelle, calculée et harmonieuse sans doute l'œuvre d’un architecte chevronné, dont le métier se développe en France vers le milieu du 16e siècle.
Un décor extérieur à l’antiqueLes façades présentent une multitude de lignes sinueuses creusées dans la pierre, rappelant des galeries de ver de terre. Des animaux fabuleux, ou exotiques (salamandre, crocodile, pieuvre…) mais aussi des angelots ou des rosaces sont cachés dans les entrelacs du décor. L’ensemble est réalisé en molasse, pierre très friable qui s’est usée avec le temps, rendant la lecture des décors difficile.Le monument rappelle le motif de l’arc de triomphe romain avec ses colonnes, ses chapiteaux et son architrave.
Les fonctions de l’édifice évoluent au cours des sièclesAlors que les guerres de religion laissent toutes les églises de Valence en ruines, le Pendentif semble y avoir échappé. Utilisé tour à tour comme cave, entrepôt, bauge à cochons, il est sauvé par son classement Monument Historique.