La parte más antigua de la catedral de Ciudad Real es la Puerta del Perdón, de estilo gótico y rasgos románicos, situada en la calle Reyes y construida a finales del siglo XIII o principios del XIV. Esta puerta se corresponde con la de la capilla primitiva, germen del actual templo catedralicio. El edificio de la catedral se construyó por etapas, combinando los estilos gótico y renacentista. El ábside data de principios del siglo XV, la sección oriental de la nave es del año 1514, mientras que el resto se completó hacia 1580.
La catedral es un edificio de una sola nave de grandes dimensiones: 34 metros (112 pies) de alto, 53 metros (174 pies) de largo y 18 metros (59 pies) de ancho. Se trata de la segunda más grande de España de una sola nave, después de la catedral de Gerona.
Actualmente, a ambos lados de la nave central, a la altura del crucero, se encuentran dos capillas, simétricas, una frente a la otra. Fueron construidas en los primeros años del siglo XX, coincidiendo con una importante reforma que se llevó a cabo en el templo, siguiendo el proyecto realizado por el arquitecto diocesano Sebastián Rebollar. La capilla que se encuentra en el lado del evangelio está dedicada a Santo Tomás de Villanueva, y la situada en el lado opuesto estuvo dedicada al Sagrado Corazón de Jesús. Actualmente es la capilla penitencial que acoge a la imagen del Cristo de la Piedad. Esta capilla fue construida gracias a la generosidad del prelado Casimiro Piñera, cuyo sepulcro se encuentra en dicha capilla.
La desaparecida portada de la capilla penitencial - Foto: Tomás Fernández de MoyaEn el año 1967 se llevaron a cabo importantes obras de rehabilitación y reforma en la catedral que afectaron de forma sensible a diversos espacios del templo catedralicio, entre ellos a la capilla del Sagrado Corazón de Jesús. Entre los elementos de la capilla que se vieron afectados por esta reforma y que afectaron a su fisonomía se encontraba la vistosa portada de entrada a la capilla, que fue eliminada. Se trataba de una portada que contenía un entramado decorativo, de formas ornamentales de tracería, que imitaban el estilo gótico flamígero. Esta artística portada, que se observa en la fotografía antigua, se caracterizaba por la profusión de elementos decorativos, con un arco conopial apuntado que tenía una escotadura en la clave con un detalle decorativo en su vértice. En el vano central del arco destacaba un rosetón lobulado. Todo el entramado decorativo de formas ornamentales de tracería se completaba con dos pilares, uno a cada lado de la portada, que estaban rematados en su parte superior por un pináculo.
Como ya se ha indicado, con la reforma efectuada se desmontó la portada de entrada a la capilla, desapareciendo la complejidad ornamental que tenía y quedando con la austeridad del actual arco ojival.
El interior de la capilla también sufrió importantes modificaciones. Actualmente, la capilla está presidida por la imagen del Santísimo Cristo de la Piedad, obra del escultor sevillano Antonio Castillo Lastrucci.