En el siglo XII, los almohades lo hicieron octogonal y lo cubrieron con una cúpula semiesférica decorada de arcos lobulados, quizá dañada durante la conquista cristiana.
El patio, por su parte, se hallaba plantado de limoneros y contaba con una fuente en su centro destinada a las abluciones.
La flexible distribución y estructura de la mezquita permitió alojar la sede catedralicia sin realizar demasiadas modificaciones.
A éste daban diversas capillas, de cuyos retablos y pinturas poco ha quedado.
La sede catedralicia, no obstante, permaneció en el edificio hasta 1551, fecha en que se trasladó a la actual catedral de la Encarnación.
Devuelto al culto en 1878 como capilla del seminario fundado por el obispo Orberá, no fue hasta los años 1930 cuando comenzaron a realizarse estudios arqueológicos en el edificio.
Si bien esta estructura sugiere una bóveda superior, en realidad la iglesia estuvo cubierta por una armadura de madera hoy perdida.