En el primer tercio del s. XVIII se cerraron las bóvedas, resultando una planta de tres naves de igual altura, cubierta por bóvedas baídas apoyadas en 12 pilares cruciformes corintios, que evocan las doce torres de la Jerusalén celeste, según el libro del Apocalipsis. De estos pilares arrancan los arcos de medio punto amplios y esbeltos, que crean una atmósfera de serenidad y armonía. Entre los pilares y el arranca de los arcos de medio punto la utilización de entablamientos permite alcanzar mayor altura sin perder gracilidad. Las bóvedas baídas presentan asimismo una decoración barroquizante, que se acentúa en las dos situadas encima del coro, construidas según diseño de José Gallego y Oviedo del Portal.
La fábrica del coro es obra de este arquitecto, quien la finalizó en 1736. En esta obra evidencia su autor el influjo que recibió de su maestro salmantino José de Churriguera, por los elementos arquitectónicos ampulosos que utilizó, y que, en cierto sentido, rompen con la pureza de líneas del resto del templo. En el espacio creado se ubicó la sillería de la Catedral gótica, ampliándose con nuevos añadidos, como la crestería y el guardapolvo de la silla episcopal, trabajos en los que intervinieron Julio Fernández y Miguel Arias, con tanta perfección, que resulta difícil distinguir las partes originales del s. XVI de las añadidas en el XVIII.
La sillería del coro está compuesta por 69 sillas altas y 53 bajas, además de los bancos corridos reservados al Ayuntamiento. La sillería baja está decorada con vidas y milagros de santos populares, mientras que la sillería alta narra escenas del Nuevo Testamento, y, en el guardapolvo, su prefiguración correspondiente en otras escenas del Antiguo Testamento. De gran riqueza iconográfica, la sillería, realizada en el pontificado de don Alonso Suárez, obispo de Jaén de 1500 a 1520, es obra de Gutierre Gierero, Jerónimo Quijano y Juan López de Velasco.
Encima del coro se instaló el órgano, construido por Fernando Madrid a expensas de don Antonio Gómez de la Torre, obispo de Jaén de 1770 a 1780. Siendo originalmente un órgano barroco, sufrió una profunda remodelación en 1926 para adaptarlo al gusto romántico, y diez años más tarde, al inicio de la guerra civil fue desmantelado. Fue reconstruido finalmente en el período inmediatamente posterior a la guerra, volviendo a sonar en 1943.