La capilla hornacina de San Cosme y San Damián se localiza en el tercer tramo del lado del evangelio. La estructura arquitectónica de la capilla fue finalizada entorno al año 1539, fecha que corresponde a la primera campaña constructiva de la catedral. En origen está capilla recibió el nombre de capilla del Crucifijo.
El Cabildo concedió esta capilla al Arcipreste de Pedraza y racionero de la Catedral, Damián Alonso del Berrocal, en 1603, fecha de su fallecimiento. Miembro de una rica familia de mercaderes y laneros, del Berrocal reflejó en su testamento realizado en 1598 que la capilla pasara a denominarse de San Cosme y San Damián. La capilla de los santos médicos posee una planta rectangular y se cierra con una bóveda de crucería con nervios y plementos dorados.
Sin duda, una de las piezas más relevantes de la capilla es el retablo de San Cosme y San Damián de trazas clasicistas. El 5 de febrero de 1629, reinando Felipe IV y encontrándose la ciudad de Segovia en una profunda crisis tanto a nivel económico, como ha nivel demográfico, producida en gran medida por la caída de la industria del paño. El Doctor Pedro Suárez de la Concha, canónigo de la catedral, y don Juan Antonio Berrocal Bezilla, patronos de la fundación del Arcipreste fallecido encargan la hechura del retablo al ensamblador segoviano Domingo Fernández.
El retablo es obra del arquitecto segoviano, Domingo Fernández de la Vega, se estructura en tres calles y dos cuerpos apoyados sobre un banco. Rematado con un ático coronado por la representación del Calvario.
En la parte central del banco se desarrolla el martirio y un milagro adjudicado a los santos patronos Cosme y Damián. Ambos santos vivieron en tiempos del emperador Diocleciano, siglo III d.C. periodo en el cual se desarrolló una gran persecución hacia los cristianos. Médicos y cristianos reconocidos, fueron llamados junto con sus otros tres hermanos por Lisias, gobernador de Egea. Este les dio la opción de apostatar o morir. Tras someterlos a torturas físicas y morales se decreta la decapitación de estos. Dicha escena es la que se observa en el lado derecho, de la parte central del banco. A la izquierda se observa a los santos médicos realizando un milagro. Flanqueando estas escenas nos encontramos a izquierda y derecha, con San Juan Bautista y San Juan Evangelista. Además, de las armas de Arcipreste.
En calle central del primer cuerpo una hornacina alberga el grupo escultórico de los santos patronos, realizado en el taller del escultor Gregorio Fernández. Ambas esculturas fueron encargadas al taller del artista el 21 de diciembre de 1630, siendo entregadas hacia el año 1632. En las esculturas se observan las características propias de las obras de Gregorio Fernández: proporción, armonía y el trabajo delicado y minucioso de los pliegues de las vestiduras. Dos columnas compuestas por capiteles corintios con fustes estriados y fingidos robos engastados, propios de los retablos de traza clasicista flanquean al grupo escultórico y sirven de separación entre las calles laterales, que albergan dos obras pictóricas con las características propias de la pintura del siglo XVII. En ellas se representan a San Pablo y San Pedro. Las calles del primer cuerpo están rematadas por tímpanos triangulares y curvos que se alternan. Como transición al segundo cuerpo se observa un entablamento compuesto por arquitrabe, friso y cornisa. La hornacina del segundo cuerpo alberga una obra escultórica de la Inmaculada Concepcion, procedente también del taller de Gregorio Fernández. Sin embargo, al haber sido recibida en torno al año 1637 se pone en duda la intervención directa del artista en la totalidad de esta obra escultora ya que, falleció en el año 1636. Las calles laterales albergan otras dos obras pictóricas en las que se representan a dos santos obispos.
El tímpano alberga una obra pictórica en la que se desarrolla el tema de La Piedad. El retablo fue dorado en el año 1687 por Diego López de Montalvo.
Frente al retablo se observan cuatro pinturas atribuidas Sebastián Martínez Domedel, hacia 1650, en las que se representan a los cuatro evangelistas. Dichas obras han sido trasladadas a la capilla de los santos médicos recientemente, y presentan claras influencias de la pintura barroca italiana.
Cierra la capilla una reja asentada sobre un zócalo de granito decorado con casetones rectangulares y molduras. El cabildo encargo, en un principio, la fabricación de la reja Antonio de Elorza en el año 1733 pero al morir al año siguiente, se le encargó de la obra su yerno y heredero del obrador, Gregorio de Aguirre. El Cabildo de la catedral eligió como modelo a seguir la reja de la Capilla de San Gregorio.
La obra se finalizó entorno al año 1738, y supuso un coste total de 37.250 rs.y 18 ms.
