En la esquina sureste del templo se encuentra la «Capilla del Sagrario», la cual fue mandada construir por el obispo Martín Fernádez de Córdoba y Mendoza (1578-1581), hijo de los condes de Cabra, la obra fue dirigida por Hernán Ruiz III.
La historia de esta capilla se inicia con el enterramiento en este espacio del obispo don Fernando de Mesa (1257-1274). En el siglo XIV se funda la capilla funeraria de Juan Ponce de Cabra, estando dedicada al apóstol Santiago. A inicios del XVI pasaría a ser la librería capitular, construida en 1517 por Hernán Ruiz I.
En 1578 Hernán Ruiz III inicia las obras de la actual capilla del Sagrario.
A la capilla le precede un lucernario en el que se encuentra el escudo del obispo Antonio Pazos y Figueroa (1582-1586), quien encargó las pinturas de la capilla, se encuentra enterrado ante la escalera del altar de esta capilla.
La portada de la capilla es un arco de medio punto sobre pilastras, lo cierra una reja de hierro policromado, obra de Hernando Valencia en 1573. En el centro de la reja, un texto nos recuerda la restauración de 1872.
Destaca en la reja el escudo del obispo Martín de Córdoba y Mendoza (1578-1581), hijo, fuera del matrimonio, del III conde de Cabra y por tanto nieto del conde de Cabra que capturó a Boabdil en la batalla de Lucena en 1483, motivo por lo que en el escudo aparece “el moro encadenado”, que simboliza al rey granadino Boabdil. Según miramos el escudo, el lado izquierdo pertenece a la familia Córdoba y la derecha a Mendoza, su lema es “Ave María Graciaplena”.
En el año 1483, el rey granadino fue derrotado en la batalla del arroyo Martín González, en donde Boabdil quiso conquistar Lucena. Las tropas castellanas de Isabel la Católica, al mando de Diego Fernández de Córdoba, Alcaide de los Donceles, II Conde de Cabra y Señor de Lucena, vencieron al ejército nazarí tomando preso al rey, por lo que el noble cordobés recibió el privilegio de ostentar en su escudo la cabeza encadenada de un moro y los 22 estandartes islámicos capturados. Boabdil sería recluido en el castillo de Lucena, propiedad de los Fernández de Córdoba, en donde entablaría amistad con Gonzalo, el “Gran Capitán”.
Pasamos al interior, un espacio rectangular de cuatro tramos y tres naves, que se hallan cubiertos por bóvedas góticas. Todo su interior está profusamente decorado no poseyendo un solo espacio sin decorar. La decoración fue encargada al pintor italiano César Arbasia, quien tras coincidir con Pablo de Céspedes en Roma se traslada a España. La decoración de las paredes está dedicada a los mártires locales, esto se debe a dos motivos, uno, el Concilio de Trento, 1563, manda a los obispos que instruyan a los fieles en que deben “venerar los santos cuerpos de los santos mártires”, como modelo del cristiano. Por otro, en 1575 habían aparecido los restos de los mártires cordobeses en la iglesia de San Pedro, por ello el obispo Pazos, quien encarga la pintura, logra que el Concilio Provincial de Toledo aprueba el culto a los mártires cordobeses. El complejo programa iconográfico de la capilla tiene un marcado carácter de exaltación del martirio.
Es un gran fresco (pintura de agua y cal sobre muros) renacentista de 662 m2, es el conjunto mural del siglo XVI, más interesante que hoy se conserva de la Andalucía; el italiano César Arbasia las finalizó en 1586.
Todas las paredes se encuentran decoradas, así como las cabeceras, los laterales, en los que se da una aparición temprana de columnas salomónicas (primera vez que se representan en Córdoba), propias del periodo siguiente, el Barroco, y los intercolumnios.
El altar está flanqueado por pinturas representativas del rey David y del profeta Isaías, lo preside una Santa Cena, también de Cesare Arbasia, con inspiración en la de Leonardo da Vinci. El testero de la izquierda lo ocupa el lienzo que muestra a Jesús despidiéndose de su madre, a la derecha la Oración del Huerto, esta posiblemente realizada por un taller.
Al ser la “Capilla del Sagrario”, está dedicada a la adoración del Cuerpo de Cristo, por lo que una pieza importante en ella es el tabernáculo. Es obra del flamenco Guillermo de Orta (1578), siendo una magnífica pieza del Renacimiento, el recinto aparece como un habitáculo abierto en el muro, totalmente dorado en su interior, el templete está ricamente tallado con escenas de la Pasión de Cristo, figuras alegóricas de la Eucaristía y decoración vegetal.
Los muros laterales se decoran con representaciones de los mártires cordobeses, en el de la derecha se representan a Pelagio, Eulogio y Leocricia; Adulfo, Juan y Aurea; Aurelio, Sabigoto y Georgio; y Félix, Liliosa e Ysac. En el lado izquierdo se presentan a Zoilo, Victoria y Acisclo; Fausto, Januario y Marcial; Perfecto, Flora y María; y Wistremundo, Habencio y Jeremías.
El techo está totalmente decorado con ángeles. Los intradoses de los arcos se decoran con grutescos, ángeles y símbolos de la Pasión.
Bajo la capilla se encuentra la cripta funeraria, cuyo acceso fue tapado al instalar la actual solería; en ella se encuentran sepultados los obispos Don Fernando de la Vega y Fonseca (1591), Don Jerónimo Ruiz Camargo (1632 – 1633) y Don Francisco de Alarcón y Covarrubias (1657 – 1675).
En la capilla se encuentran las imágenes de la Virgen del Amparo, la Virgen de la Aurora y el arcángel San Rafael, atribuidas a Alonso Gómez de Sandoval. La escultura de San José que se halla en la capilla se ha venido relacionando con Teodosio Sánchez de Rueda. Existe en la capilla un lienzo que representa al Ecce Homo, y que ha sido atribuido a Luis de Moralesy un lienzo en el que figuran las Lágrimas de San Pedro, realizado en el siglo XVII por Pedro de Collantes.
En la Edad Media se procede a dividir las diócesis en parroquias, asignándole a las catedrales una parroquia, por lo que prácticamente todas las catedrales españolas poseen una capilla, independiente, en donde desarrolla los oficios y asuntos parroquiales del barrio en donde se instala la sede episcopal. Por ejemplo, en este espacio es donde se celebran los bautizos y las bodas.
