La cour des orangers est située dans la partie nord du temple. Elle trouve son origine dans la cour des ablutions de la mosquée d'Abderramán Ier, bien qu'elle ait également été utilisée pour l'enseignement et les procès. Il a ensuite été agrandi et rénové au cours des phases de construction suivantes. Le premier témoignage chrétien remonte à 1263, lorsque la famille Gómez de Alcázar a demandé une tombe dans "la claustra de Santa María". C'est sous le mandat de l'évêque Martín Fernández de Angulo (1510-16) que Hernán Ruiz Ier a remodelé les trois galeries réalisées par l'émir Hisham Ier au VIIIe siècle, qui étaient divisées en sections de trois arcs percés, tandis que les chapiteaux étaient pour la plupart réutilisés à partir de ceux existant dans l'Islam.

Les premières références à la présence d'orangers remontent à 1512, bien que leur nombre et leur répartition soient inconnus, tandis qu'au XVIIe siècle, on parle de 80 orangers, 12 cyprès, trois palmiers et un olivier. La conception actuelle des jardins et la disposition des arbres en rangées sont le résultat de travaux réalisés par l'évêque Francisco de Reynoso entre 1597 et 1601.

L'enceinte fait 130 m de long et 50 m de large. Ses côtés ouest, nord et est sont entourés de galeries à portique et possèdent six portes qui relient la cour à l'extérieur : la porte Deanes et la porte Milk à l'ouest ; la porte Perdón et la porte Caño Gordo au nord ; et la porte Grada Redonda et la porte Santa Catalina à l'est. Dans ces galeries, les poutres et les planches qui constituaient le plafond à caissons d'origine de l'église, issu de la restauration du XIXe siècle, sont exposées. Leur état de conservation, relativement bon puisque les reliefs qui les décoraient et une partie de la polychromie d'origine sont encore visibles, a conduit à leur retrait pour une meilleure conservation et a servi de modèle pour la création de ceux que l'on peut voir aujourd'hui.

Le mur sud, qui relie la cour à l'intérieur de l'église, est composé de 17 arcs en fer à cheval. Ces arches étaient à l'origine ouvertes, faisant de la salle de prière un espace ouvert. Aujourd'hui, seule l'une d'entre elles, la Puerta de las Palmas, communique avec la cour. Toutes les arches à l'est de la porte ont été murées après la conquête chrétienne pour accueillir plusieurs chapelles. Les arcs situés à l'ouest de la porte, en revanche, sont entourés de treillis de style arabe construits en 1974 par l'architecte Rafael de la Hoz Arderius et Víctor Ángel Caballero Ungría.