La portada se estructura en dos cuerpos bien diferenciados, de los cuales el superior corresponde a una peineta barroca añadida en el siglo XVIII y culminada con la escultura de san Isidoro a caballo, en alusión a la tradición del estandarte o pendón de Baeza conservado en el museo. La portada románica propiamente dicha, conocida como Puerta del Cordero, presenta dos arquivoltas de medio punto decoradas con molduras de baquetón sobre columnas, mientras que una tercera arquivolta dovelada descansa directamente sobre las jambas y se enmarca con una moldura de ajedrezado jaqués. Entre las arquivoltas se intercalan molduras ornamentales con roleos y palmetas, y las columnas, de disposición acodillada, se apoyan en basas áticas sobre plintos muy elevados que no corresponden a los originales.

Los capiteles muestran una rica y expresiva decoración escultórica, con figuras humanas provistas de garras en lugar de manos y pies, personajes alados, figuras en cuclillas y motivos vegetales. El tímpano, considerado el más antiguo del Reino de León y fechado en el románico pleno del siglo XI, está tallado en mármol blanco y se apoya sobre jambas rematadas con cabezas de carnero. En él se representa el Sacrificio de Isaac, presidido por el cordero místico sostenido por dos ángeles, mientras otros dos portan los símbolos de la Pasión de Cristo, siguiendo una iconografía muy difundida en la Hispania mozárabe, donde esta escena sustituía con frecuencia a la Crucifixión.

A la derecha aparecen Sara en la entrada de la tienda y los dos sirvientes de Abraham, uno a caballo y otro descalzándose en señal de respeto ante un lugar sagrado; Isaac también se representa descalzo, con sus sandalias visibles en el suelo. Abraham escucha la voz divina, simbolizada mediante la Dextera Domini, mientras el carnero del sacrificio aparece atrapado en la maleza, acompañado por un ángel. En el lado izquierdo se incluyen las figuras de Ismael y su madre Agar, con Ismael caracterizado como arquero, una representación excepcional prácticamente exclusiva de la Hispania del siglo XI. Todo el relieve está realizado con piedra de la región, aunque en las enjutas del arco se reutilizaron piezas escultóricas en mármol, probablemente procedentes de la iglesia de Fernando y Sancha, cuya disposición actual resulta incoherente, lo que indica que fueron recolocadas durante una restauración posterior.

De este modo, la estatua del mártir Pelayo porta un libro que correspondería a san Isidoro, mientras que junto a este último se añadió un verdugo con cuchillo que en realidad aludiría al martirio de Pelayo; san Isidoro se identifica, no obstante, por la inscripción con su nombre junto a la cabeza. En el museo de San Marcos se conserva una escultura relacionada, correspondiente a san Vicente de Ávila, cuyas reliquias también llegaron al templo en 1063. Sobre estas figuras se disponen relieves con el rey David acompañado de cinco músicos y un violinista enmarcado en círculos concéntricos, mientras que sobre Pelayo aparecen un violinista y un tamborilero.

Por encima se desarrolla un friso interrumpido por la rosca exterior de la arquivolta, en el que se representan los signos del zodiaco ordenados de derecha a izquierda, identificados originalmente por inscripciones de la segunda mitad del siglo XI, de las que se conservan algunos restos fuera de su ubicación primitiva, confirmando nuevamente el reaprovechamiento de elementos escultóricos del edificio anterior.