Le cloître est une œuvre gothique construite en différentes phases, commençant en 1300 et achevée en 1441. De forme rectangulaire, elle mesure 27 x 32 mètres, les grands côtés étant formés par une arcade de quatre arcs et les petits côtés par trois. Il a remplacé l'ancien cloître roman du 12ème siècle. Au XVIIIe siècle, l'enceinte a subi une importante modification de la part de l'architecte Riva Ladrón de Guevara, qui a ajouté l'étage et le balcon supérieur. En raison de l'expansion du cloître au fil du temps, on peut y observer différents styles architecturaux :

Sur le côté nord et 2 sections de l'est (adjacent à la salle capitulaire), gothique classique. L'ouvrage, réalisé sous les auspices de Fernando Álvarez de las Asturias, a été construit entre 1300 et 1350.

Sur les côtés sud et ouest, le style est le gothique maniériste du 14ème siècle. Cette partie a été construite entre 1350 et 1400, en commençant par le côté ouest et en continuant vers le sud. L'œuvre a été promue par Alfonso XI et les évêques Sancho et Alfonso II.

Le côté est est en gothique fleuri, du 15ème siècle. La construction de cette partie a commencé en 1412 et s'est achevée en 1441, son fondateur étant l'évêque Diego Ramírez de Guzmán.

Enfin, l'étage supérieur est de style baroque du XVIIe siècle, construit dans l'extension réalisée par Riva Ladrón de Guevara. Il se compose de quatorze fenêtres, toutes dotées de balcons donnant sur la cour intérieure centrale.

Après cette succession de travaux, le cloître actuel est une cour fermée rectangulaire avec un petit jardin à l'intérieur et un amalgame de différentes variantes architecturales d'éléments gothiques et même romans (sculptures à l'entrée de la salle capitulaire) ou baroques (premier étage du cloître).

Il contient au total 167 chapiteaux décorés, dont les plus importants sont le corbeau de la chasse royale et l'Agnus Dei du cloître roman aujourd'hui disparu.

Autour du cloître se trouvent diverses tombes comme celle de Frigión de Cifuentes ou celle du doyen Pedro Gay (1348-1369) du XIVe siècle. D'autres éléments remarquables à l'intérieur du cloître sont la pierre tombale de l'évêque Pelayo et la porte baroque des archives, œuvre de José Bernardo de la Meana.

Du cloître, on accède à la salle capitulaire.