Niektórzy są zdania, że mihrab meczetu nie wyznacza dokładnego kierunku kibli, ponieważ budynek wystawiono na fundamentach z okresu rzymskiego i wizygockiego. Inni wysuwają tezę, że kibla kordobańska w koncepcji Abd ar-Rahmana I miała odpowiadać dokładnie „kibli” damasceńskiej – tak jakby nie doszło do upadku i rzezi Umajjadów w 750, i jakby jedyny ocalały ich przedstawiciel nie uciekł z Syrii do Andaluzji. Za panowania Abd ar-Rahmana II (822–852) dokonano w latach 832–848 poważnej rozbudowy: powiększono wnętrze dwukrotnie, liczbę kolumn do 200, ścianę kibli przesunięto na południowy wschód. Za Abd ar-Rahmana III (912–961) salę modlitw powiększono jeszcze bardziej, a na skraju dziedzińca ustawiono kwadratowy minaret wysokości 34 m. Za panowania Al-Hakama II (961–976) sala modlitw urosła do wymiarów 70 na 115 m, a liczba kolumn do 320. Liczne kolumnady, mihrab w kształcie ośmiokątnej kaplicy oraz 3 kopuły o sklepieniu krzyżowym, tak charakterystyczne dla budownictwa Umajjadów hiszpańskich, nadają budowli niepowtarzalnego charakteru.