La sacristía es un espacio rectangular, de 12 por 22 metros. Con toda razón se considera la obra maestra de Andrés de Vandelvira, cuya construcción se ultimó dos años después de la muerte del arquitecto, en 1577. Cuenta con 16 arcos sostenidos sobre fragmentos de entablamento, que se apoyan a su vez sobre columnas corintias pareadas.
La arquería se remata con una cornisa en la que de nuevo se apoya una segunda arquería, idéntica a la de abajo. Sobre la puerta de ingreso, se encuentra una pintura de la Magdalena penitente. La cubierta se remata con una bóveda de medio cañón, con arcos fajones, y con decoración geométrica de círculos y cuadrados, al gusto renacentista.
El retablo relicario que se halla en la cabecera de la sacristía se debe a Alonso de Mena, y fue realizado hacia 1640, cuando este escultor se desplazó a Jaén para realizar los relieves del crucero norte. Contemplando el escarceo de la luz entre las columnas, se puede aplicar a esta sacristía el díptico clásico: O la luz ha nacido aquí, o si no, hecha prisionera, aquí reina libre.
A través de una antesala cuadrada, comunicada con la capilla de Santiago y con la sacristía, se accede a la Sala capitular, a través de un arco de medio punto con columnas de fuste acanalado y bastones alternados, coronadas por capiteles dóricos, que sostienen un friso donde se alternan triglifos y metopas.
La Sala Capitular tiene una planta perfectamente rectangular, de 14 por 7 metros. Preside este noble espacio el retablo que el Cabildo encargó, en 1546, al pintor Pedro Machuca. El tondo que corona este retablo ofrece la imagen de la Verónica sosteniendo el Santo Rostro. En la tabla principal del cuerpo superior, el cardenal Don Pedro Pacheco y miembros del Cabildo están arrodillados ante la Virgen, que sostiene con ternura materna a su Hijo. En el cuerpo central del retablo, el titular de esta capilla, San Pedro de Osma, es representado con ornamentos pontificales, en actitud de bendecir.
La decoración mural de la Sala Capitular, de fuerte sabor bramantesco, es un prodigio rítmico conseguido a base a una serie de pilastras jónicas que marcan tres tramos con arcos de medio punto, colocando bellísimos nichos entre pilastras. El espacio resultante se cubre con bóveda de cañón con arcos fajones y recuadros que adornan con extrema sobriedad.