Al pasar el arco nos encontramos uno de los espacios más bello de la mezquita, estamos bajo una de las cuatro magníficas cúpulas que se construyeron en el templo islámico. Esta joya arquitectónica de la mezquita que es el lucernario de Alhakem II se construye para poder iluminar el interior de la mezquita que, con la nueva ampliación, llegaba con dificultad al nuevo fondo el templo. En su origen eran 16 las ventanas por las que penetraba la luz, pero al construirse las capillas Real y Mayor, se cegaron ocho de ellas.
Tan bello lo consideraron los cristianos, que en el siglo XV no hubo duda de utilizarlo como bóveda de la primera catedral, la “Capilla de Villaviciosa”.
En la bóveda de esta capilla, podemos observar el octógono central formado por cuatro arcos que parten del punto central de cada lateral y por otros cuatro que se cortan, de dos en dos, en el punto intermedio de los anteriores. Rematando el conjunto, aparece, apoyada sobre pechinas, una bóveda central de doce gallones. En cada esquina del rectángulo que forma el techo del pabellón hay otras cuatro pequeñas bóvedas de diferentes formas a base de gallones, arcos entrecruzados y estrellas. Las ventanas de la linterna adoptan formas de arcos de herradura y de arcos trilobulares apoyados sobre pequeñas columnas.
Los elementos arquitectónicos utilizados para la construcción de este lucernario, se repetirán en la maxura y en mihrab. Novedosa para su tiempo es la estructura de la cúpula, con la intersección de ocho arcos de medio punto cruzados entre sí, dejando en el centro una segunda cúpula más pequeña, así como una serie de espacios con función decorativa. Cada esquina presenta una solución diferente en su ornamentación, tres poseen arcos entrecruzados y la de la cuarta la veremos repetida en la maxura. La cúpula central es gallonada, por asemejar gagos de naranja.
Estamos bajo una de las innovaciones arquitectónicas que se realizan en la mezquita, por primera vez en el mundo se levantan unas cúpulas sin necesidad de grandes muros que las sustenten (tengamos en cuenta que en el resto de Europa se encuentra en pleno románico), estamos cien años antes de la catedral de Jaca.
Para la construcción de los lucernarios se necesitaban nuevos elementos de sostén, ya que las arcadas hasta entonces utilizadas no hubieran soportado el mayor peso que ofrecía la construcción de elevados cimborrios. Pero la construcción de elementos de mayor tamaño (columnas, pilares, muros) restaría visibilidad hacia la zona del mihrab. Este problema se solventó concentrando las columnas de dos en dos, o de cuatro en cuatro, en aquellos puntos que iban a constituir las esquinas de dichos lucernarios. Para reforzar estas agrupaciones de columnas, el arquitecto añadió otras dos en el centro de la nave central y una en la misma posición de las laterales. Aún así, el soporte logrado no iba a ser lo suficientemente robusto si se repetía la disposición de las demás arcadas, formadas por arcos de herradura en su nivel inferior y de medio punto en el superior, hubo de buscar una arcada que ofreciera una mayor resistencia y ello se logró de dos maneras: por un lado, con la utilización de arcos de cinco lóbulos en el nivel inferior y arcos de herradura en el superior; por otro, intercalando otros arcos polilobulares en un nivel intermedio cuyos arranques se sitúan en las claves de los arcos inferiores. Todo ello calado para ahorrar peso y con una muy bella decoración en la que se alternan dovelas talladas con yeso a otras lisas, ambas dotadas de una policromía en la actualidad en gran parte desaparecida.
En la pared sur del lucernario encontramos un bellísimo arco compuesto en el que se entrelaza arcos polilobulados, delante, con herradura, atrás. Desde el momento de su construcción, los arcos entrecruzados pasaron a ser una de las señas de identidad más imitadas del arte califal cordobés
Existen dos laterales de arcos entrecruzados, el tercero, el del lado oeste, debió ser derribado al construir la Capilla de Villaviciosa.
Nos adentramos en la ampliación donde el mármol de los fustes de las columnas es ya expresamente labrado para esta construcción, alternando los de color rosa veteado, de la sierra de Cabra, con otros azulados, de la Sierra Cordobesa; éstos descansan sobre cimientos, sin basas; los cimacios tienen planta de cruz, no como los anteriores que eran troncopiramidales; los modillones presentan una franja axial decorada con motivos geométricos, conservando algunos restos de pintura.
En la nave central aparecen pilastras ochavadas con decoración geométrica bizantina, que sustentan capiteles corintios y compuestos, alternándolos.
El tallado de piedra, para decoración, no se había utilizado desde la caída del Imperio Romano. Por encima, y en relieve, versículos del Corán en caracteres cúficos, recorren la nave. Toda esta zona se encuentra cubierta con un artesonado policromado, obra del siglo XX basada en los restos islámicos encontrados. Continuando el “pasillo central”, llegaremos hasta la reja que nos separa de, último tramo este-oeste, del liwan, se decora con otra triarcada de arcos polilobulados y entrecruzados, tras ella nos encontramos la culminación de la arquitectura califal, la Maxura
