Es de planta sensiblemente triangular -ocupa la proa del recinto-, y cuenta con una extensión de aproximadamente 3.500 mts2. En torno a él se concentran los elementos defensivos más destacados de la plaza, no sólo porque estaba destinado a albergar los centros de poder de la ciudad, sino también porque las defensas naturales de este sector del cerro son de escasa entidad.

En cuanto a su estructura defensiva, cabe destacar: los restos de un primer recinto, anterior al año 853, parcialmente embutidos en el actual cierre occidental; el gran "arco triunfal" que antecede a la puerta de comunicación con la medina; la puerta en recodo de acceso desde la zona del río, integrada en una torre de planta cuadrangular; dos corachas para abastecimiento de agua -una de ellas construida en época de Muhammad I y otra anterior a esa fecha-; las dos torres pentagonales en proa -que, junto con la segunda coracha, forman parte de un subsistema defensivo hidráulico hasta ahora no descrito en ningún otro punto del Islam medieval; y dos torres albarranas localizadas en el frente sur del alcázar, la más occidental de las cuales data de época emiral.

Por lo que respecta a su distribución interna, posee una extraordinaria complejidad urbanística, derivada del hecho de que permaneció en pleno funcionamiento durante casi siete siglos, a lo largo de los cuales no sólo albergó los centros de poder de la ciudad en época islámica, sino que también fue, sucesivamente, sede de la encomienda templaria creada en tiempos de Alfonso VII, lugar de fundación de la Orden Militar de Calatrava, y sede de la encomienda del mismo nombre. Del entramado de estructuras localizadas en el interior del alcázar, destacan, entre otras, el aljibe islámico, dos grandes edificios adosados al trasdós de la muralla norte -también islámicos-, una posible sala de audiencias de época taifa, los cimientos de la iglesia templaria, la iglesia de los calatravos, tres hornos de producción de cerámica, una fragua, y un conjunto heterogéneo de edificios domésticos y administrativos pertenecientes a la Encomienda de Calatrava y fechables entre las primeras décadas del siglo XIII y comienzos del siglo XV.