El proyecto de obra para el nuevo Alcázar la realiza maese Mohamed, diseñándolo como un castillo fortaleza, para lo que construye una Torre Homenaje aislada en el centro del edificio, con el fin de que fuera el último reducto de protección donde se refugiaría la familia real. Proyecta el alcázar como un castillo-fortaleza de forma cuadrangular y doblemente amurallado en los lienzos norte y sur, ya que estos eran los que podrían sufrir ataques con arietes, dadas las amplias explanas ante ellos. Se construye en estilo gótico-cisterciense y mudéjar.
El edificio tendría una torre en cada una de sus esquinas, una de ellas la de “Los Leones”, sería recuperada de la época de Alfonso X. La entrada se haría por el centro del lienzo de la muralla norte, la cual se encontraba fuertemente protegida, con una torre a cada lado, algo adelantada con respecto a una tercera central, en la que se encuentra la puerta de entrada con una gruesa madera protegida con metal. Frente a la puerta una construcción circular, el cubo o tambor, que hacía de obstáculo a un ataque frontal. Las torres de las esquinas se unen mediante lienzos de muralla almenada de ocho metros de altura, con adarves para la ronda y saeteras. En el centro de cada lienzo, a modo de contrafuerte, se construye una torre, siendo curvas las del este y sur, para protegerse de las subidas del río. Las torres este y oeste utilizaron como cimentación la muralla romana.
El interior se dividía en dos zonas, este y oeste, con patios y en el centro la gran Torre del Homenaje, la cual estaba dotada de dos galerías subterráneas de evacuación, una hasta el primer ojo del puente romano, a través de la cloaca de la Torre del Agua, el otro sería a través de las actuales Caballerizas Reales, que aún se conserva en parte, con salida al arroyo del Moro. El edificio también se protegía con un foso, construido en bancadas para salvar la pendiente.
El nombre de torre del homenaje, se les asignó a estas torres por ser donde se rendían homenaje en las defunciones y proclamaciones de monarcas, así como para armar caballeros, o tomar juramento a los responsables de la custodia del alcázar y de la ciudad.
La zona que hoy nos parece sótano, donde se encuentran los baños, era la planta baja del alcázar, antes de recrecerse el “Campillo del Rey”. El patio de la zona oeste, hoy denominado Patio Mudéjar, era el utilizado como particular de la familia real, mientras el del lado este era la Plaza de Armas.
Con el tiempo el castillo-fortaleza dejaría de tener tal función, al quedar la frontera retirada, pasando a tener una función más de palacio residencial, la torre del homenaje quedará sin función y abandonada, por lo que sería demolida, no quedando actualmente rastro de ella. El edificio se reforma dándole forma de C, con la cara abierta hacia el oeste, que comunica con las primitivas huertas del Alcázar y creando jardines; se derriban las torres que se encontraban en el centro de los lienzos de murallas.
