En 1523 se empezó la construcción de una basílica renacentista de estilo plateresco en el centro del edificio musulmán.
Con 23.400 metros cuadrados, fue la segunda mezquita más grande del mundo en superficie, por detrás de la Mezquita de la Meca.
Una de sus principales características es que su muro de la qibla no fue orientado hacia La Meca, sino 51º grados más hacia el sur, algo habitual en las mezquitas de Al-Ándalus.
El acceso a la actual catedral de Córdoba se realiza por la Puerta del Perdón (lado norte), donde se observan las hileras de naranjos y palmeras. Las fuentes y los arcos de herradura que lo rodean junto a la puerta se levanta la mezquita que se compone de tres partes: "El Patio de los Naranjos", que en tiempos del Califato era el "Patio de las Abluciones" y el alminar desmochado parcialmente y rodeado. La puerta de Las Palmas da acceso a la mezquita: con 1.300 columnas de mármol, jaspe y granito sobre las que se apoyan trescientos sesenta y cinco arcos de herradura bicolores. El mihrab, lugar santo que señala la dirección Sur y no hacia La Meca, es un joyel de mármol, estuco y mosaicos bizantinos coloreados sobre fondo de oro y bronce, además de cobre y plata.
