Fue construida por el emir Abd al-Rahman I sobre la que fuera iglesia gótica de San Vicente. Posee una superficie de 23.400 metros cuadrados. Tiene planta rectangular y sigue el modelo de la primitiva mezquita Al-Aqsa de Jerusalén y de la de Damasco por la utilización de arcos de herradura. Se piensa que está orientada hacia el sur porque sigue la tradición de las mezquitas omeyas de Siria.

El resultado fue una mezquita formada por 8 naves perpendiculares al muro de la quibla que constan de doce tramos que se apoyan sobre 110 columnas de diferente procedencia: romanas, paleocristianas, bizantinas..., que soportan arcos de herradura policromados y pilares. Para resolver el problema de la altura y conseguir mayor luminosidad se superponen dos tipos de arcos unos inferiores, de herradura, que actúan como tirantes y los superiores de medio punto que soportan los muros y el techo, creando una original arquería de arcos de sillería blanca y ladrillo rojo.

Consta de un Alminar (torre), el Sahn (patio de los naranjos), y el Haram (Sala de oración en cuyo interior destaca la Catedral, el Mihrab y el muro de la quibla), tiene en su parte central la nave principal, más ancha que las demás, desde donde se puede ver de frente el Mihrab que se recubrió con mosaicos regalados por el emperador de Bizancio.

Las diversas ampliaciones que experimenta a lo largo de este período permiten analizar la evolución del arte cordobés a través de estas etapas constructivas de la mezquita aljama. En el año 833 Abd al-Rahman II hizo la primera ampliación derribando el muro de la quibla hacia el sur. Posteriormente el califa Abd al-Rahman III amplio el patio hacia la zona norte y construyo el alminar. En el 961 Al-Hakam II añadió 12 tramos, un mihrab con su preciosista decoración de mármol labrado y la cúpula octogonal de arcos entrelazados de la quibla. Y Almanzor, en el año 987, realizó la tercera ampliación hacia el este. De esta época son las columnas de mármol azul con capiteles compuestos y las de mármol pardo rojizo con capiteles corintios. La utilización de las columnas en la parte inferior, elemento de soporte débil, pero que permite gran visibilidad. Con la superposición del pilar se lograba mayor altura. Los fustes son de mármol y granito y varios presentan estrías verticales o en espiral, estando el collarino labrado con el cuerpo del fuste. Los capiteles, de mármol blanco, de orden corintio y compuesto.

Tras la conquista cristiana, en 1523, se construye la catedral renacentista realizada por Hernán Ruíz el Viejo. Las obras tardaron 234 años por lo que al inicial estilo gótico se le añadieron renacentista y barroco. Su planta es de cruz latina, la decoración plateresca y la cúpula renacentista. Cabe destacar en su interior el retablo mayor, la sillería del coro y el tesoro de la catedral.