Vom nördlichen Querhaus aus gelangt man seitlich in die romanische Unterkirche des Doms. Ursprünglich lag der Zugang zu Seiten des Kreuzaltars im Langschiff, wurde jedoch nach 1687 an die jetzige Stelle verlegt. Die Unterkirche ist der älteste Bauteil des Braunschweiger Doms. Sie erstreckt sich als dreischiffige Hallenkrypta unter der Vierung und dem Hohen Chor. Die Krypta ist für eine Unterkirche verhältnismäßig hell, da sie nicht wie für eine Krypta üblich unter dem Bodenniveau liegt und so von außen belichtet werden konnte. Ihr Raum besteht aus zwei Teilräumen und der abschließenden Apsis. Besondere Aufmerksamkeit verdienen in dem neunjochigen Raum die vier Säulen unter der Vierung, die die Stützfunktion übernehmen. Drei der Säulenschäfte aus Sandstein sollen aus dem Vorgängerbau des Doms, der Stiftskirche der Brunonen, übernommen worden sein.

Die Krypta beherbergt die Särge der Welfenfürsten bis zum 19. Jahrhundert. Besonders erwähnenswert sind die Särge Herzog Karls I. († 1780), der mit der neben ihm liegenden Philippine Charlotte, einer Schwester des Preußenkönigs Friedrichs des Großen, vermählt war. Herzog Karl I., ein Fürst der Aufklärungszeit, hatte mit dem 1745 gegründeten Collegium Carolinum die erste Technische Hochschule Europas ins Leben gerufen. Außerdem erwähnenswert, weil für die braunschweigische Geschichte wichtig und ein volkstümlicher Held, ist Herzog Friedrich Wilhelm (1771-1815), der „Schwarze Herzog“, dessen Sarg im Scheitel der Krypta steht. Er hatte ein Freikorps gegen Napoleon versammelt, das wegen seiner schwarzen Uniformen „Schwarze Schar“ genannt wurde und in der Entscheidungsschlacht bei Waterloo den Sieg über Napoleon mit herbeiführte.