La costruzione ha origini remote, anche se come chiesa cristiana fu eretta a partire dal XIII secolo.
Fu edificata su una moschea mussulmana che a sua volta era stata una chiesa ai tempi di Recaredo nel VI secolo. Il re San Ferdinando e l’arcivescovo posero la prima pietra nell’anno 1226. Successivamente furono terminate le quindici cappelle del deambulatorio. Verso l’anno 1300 fu conclusa la navata del transetto, anche se i lavori proseguirono ancora nei due secoli successivi.
La pianta ha cinque navate e misura 120 metri di lunghezza per 59 di larghezza. Il tetto è sostenuto da 88 colonne. Le vetrate policrome risalgono ai secoli XIV, XV e XVI. La pala d’altare della cappella maggiore, a cinque corpi, contiene scene del Nuovo Testamento, con sculture policrome a grandezza naturale, ed è elaborata con legno dorato a fuoco. Fu incaricata dal cardinale Cisneros ed eseguita tra il 1497 ed il 1504. La cappella di Santiago, del XV secolo, è in stile gotico fiammeggiante ed accoglie i sarcofaghi del connestabile di Castiglia don Álvaro de Luna e della moglie donna Juana de Pimentel. L’impressionante coro è considerato il più grandioso della cristianità. La grata che lo delimita è di Domingo de Céspedes. Gli stalli del coro basso si costruirono a partire dal XV secolo e vi si rappresentano scene della resa di piazze e fortezze fino alla conquista di Granada.
La parte alta è composta da 72 posti e fu eseguita da Alonso de Berruguete e Felipe Vigarny, nel XVI secolo. Il cosiddetto Ochavo è un sontuoso ambiente della fine del XVI secolo, dedicato ai martiri e testimoni di Cristo, che custodisce pezzi di grande valore come il reliquiario di San Luigi, un busto di San Giovanni Battista o la Croce del cardinale Mendoza. Nella sacrestia maggiore si possono ammirare opere di Luca Giordano ed El Greco.
