La actual planta se debe al Cardenal Cisneros que ordenó su reforma, dejando varios de los elementos precedentes. Con el traslado de los Reyes Viejos a un lateral, logró su ampliación, permaneciendo enterrados en sus sepulcros originales, el Rey Alfonso VII a la izquierda, su hijo Sancho el Deseado y Sancho el Bravo en la derecha.
El majestuoso retablo, de madera policromada y dorada, debe su traza a Petit Jean, bajo la dirección de Enrique Egas y Pedro de Gumiel. Su construcción duró seis años (1498-1504), y en ella trabajaron grandes escultores del momento como, Felipe de Bigarny, Diego Copín y Sebastián Almonacid, siendo dorado y policromado por Francisco de Amberes y Juan de Borgoña. Este retablo se compone de tres cuerpos, cinco calles en altura escalonada con dos más estrechas en los extremos a modo de guardapolvos, y en su base una gran predela. En el centro y parte inferior del retablo, se encuentra el Tabernáculo, gran obra de filigrana en madera dorada. El atrio del retablo es rematado por un calvario de grandes dimensiones rodeado de un cielo estrellado.
En el lateral izquierdo de la capilla está el sepulcro del Cardenal Mendoza, (†1495), una de las primeras obras del Renacimiento español atribuido a Doménico Fancelli. La Capilla Mayor se cierra con una de las rejas más suntuosas del Renacimiento español, siendo manufacturada por Francisco de Villalpando quien tardó diez años en su ejecución. Se divide en dos cuerpos y cinco calles y está rematada por las armas de Carlos V y un grandioso Crucificado.
