O conjunto de vitrais existente na Catedral é formado por dezoito janelas que se dividem em dois grupos com tipologias e origem distintas, divididas entre as arqueadas que datam de 1934 e são originárias do ateliê Casa Veit e as janelas em verga reta, que datam do final de 1940 e são originárias do ateliê Casa Genta.

Os vidros usados nos vitrais, em sua maioria importados, são coloridos e apresentam grande domínio da técnica do vitral. Nos vitrais do ateliê Casa Veit percebe-se a presença de grande quantidade de vidros brancos (transparentes), enquanto que nos do ateliê Casa Genta observa-se um maior uso de vidros coloridos e importados. Esta diferença pode ser percebida ao compararmos a intensidade cromática dos vitrais dos dois ateliês.

Os vitrais distribuídos no corpo da igreja, em sua maioria, têm sua iconografia relacionada à vida de São Francisco de Paula. Esta temática só é quebrada nas poucas janelas com cenas de imagens da Virgem, Santa Clara, Nossa Senhora de Lourdes e com a figura de um clérigo orando. Esta incoerência iconográfica, muito provavelmente, justifica-se pela direta relação da rica sociedade pelotense com a arte e a igreja. Na cidade de Pelotas, nesta época, era comum, como forma de ostentação econômica, a doação de recursos para obras religiosas, as quais ficam vinculadas à devoção do doador.

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