Tras el fallecimiento de la Reina el 26 de noviembre de 1504, se procedió a trasladar inmediatamente su cadáver desde Medina del Campo (Valladolid) a Granada, siendo depositado provisionalmente, tal como estaba previsto en su testamento, en el Convento de San Francisco de la Alhambra.

Cuando el 23 de enero de 1516 fallece el Rey Fernando en Madrigalejo (Cáceres), aún no estaba concluida la Capilla Real y sus restos fueron también llevados al convento franciscano.

Obra del escultor florentino Domenico Fancelli concluída en 1517. De tipo exento según la tradición española, el sepulcro adopta la forma troncopiramidal. La figura yacente del Rey se singulariza por su militarización iconográfica; luce armadura completa medio cubierta por un manto; las manos descansan sobre su espada. La cabeza del monarca es magnífica, presentando un rostro mórbidamente modelado.

La figura yacente de la Reina está ataviada con sencillez recogiendo suavemente sus manos superpuestas sobre el cuerpo. Las claves de su iconografía fúnebre parecen haber sido la humildad y la honestidad, virtud ésta muy encomiada por sus contemporáneos.

Angelotes desnudos, rollizos y con dulce expresión, sostienen las armas de los reyes en la cabecera; a los pies en una cartela el epitafio nos recuerda que «[...] Fernando de Aragón e Isabel de Castilla, marido y esposa unánimes, llamados los Católicos, están encerrados en este túmulo de mármol.»

El programa iconográfico del mausoleo real presenta un marcado carácter eclesial dado el importante protagonismo que asume el apostolado y los cuatro doctores. Los tondos de los lados mayores tienen un claro significado pascual: el bautismo como participación en la muerte de Cristo se presenta como camino hacia el don de la resurrección.

El friso se divide en dos zonas, la superior decorada con motivos heráldicos, divisas reales y trofeos militares. En la inferior, enmarcados por festones de guirnaldas, se representan temas de procedencia dispar extraídos de la Biblia, del bestiario mítico y de la experiencia de la vanidad.

Tres escultores intervinieron en este mausoleo: Domenico Fancelli, el burgalés Bartolomé Ordóñez y Pietro de Carona. No siguió el burgalés el trazado original del florentino. Lo innovó significativamente con la restitución de la cama sepulcral, la sustitución de los grifos angulares por impresionantes estatuas de sátiros y la colocación de las estatuas yacentes sobre un sarcófago.

El remate angular de las esquinas del sepulcro son estatuas de sátiros y satiresas que ayudados por angelotes portan divisas e insignias reales: el vellocino de oro, el pedernal y cruz de San Andrés, el haz de flechas, el yugo y las coyundas y la granada heráldica.

En los relieves de los tondos se recogen hechos evangélicos: La Natividad, la Epifanía, la Oración del huerto y el Descendimiento. Alegorías de las artes liberales y de las virtudes teologales y cardinales ocupan la mayoría de las hornacinas. La filosofía y la aritmética en la cabecera; la gramática y la lógica en los pies. En el lado del rey, la fortaleza, la caridad, la fe y la esperanza; en el lado de la reina, la prudencia efigiada bifacialmente, la justicia y la templanza y una cuarta que quizá represente la paciencia.

La traducción del epitafio es: «Privados de vida, supervivientes de la fama, cubre este sepulcro a Felipe Rey de las Españas, el primero tanto en el nombre como en la dinastía austríaca, a quien la muerte, armada con su guadaña, al haberlo encontrado maduro en virtudes, segó joven por creerlo un anciano (murió el año del Señor 1506 a los 28 años de edad), y a Juana, su esposa, a la que todas las reales estirpes de Castilla, León y Aragón dieron esplendor (murió el año 1555 a los 75 años de edad). ¿Para qué más? De la unión de ambos brilló para el mundo el Serenísimo Emperador Carlos V, el cual erigió a sus padres este monumento.»

En los ángulos figuran cuatro estatuas de santos patrones de los soberanos: San Andrés y San Miguel en el lado del Rey y San Juan Bautista y San Juan Evangelista en el de la reina.

Cripta de los féretros reales

Bajo las tumbas hay una pequeña cripta de impresionante austeridad; en ella están depositados los féretros reales, de plomo, identificados por la inicial de cada nombre sobre la cubierta; en el centro, los de los Reyes Católicos sobre una plataforma de cantería; a los lados, sobre el poyo corrido que circunda el interior, los féretros de Dª Juana y D. Felipe y el pequeño ataúd del príncipe de Asturias, D. Miguel. En la pared frontal un pequeño crucifijo de madera de estilo gótico preside la cripta.También estuvieron depositados aquí, antes de su traslado al Escorial en 1754, los cadáveres de la emperatriz, Dª Isabel de Portugal, de la princesa Dª María y de los infantes D. Fernando y D. Juan, hijos del emperador.