El patio de los Leones es el núcleo principal del palacio. El eje de este palacio es diferente al del palacio de Comares, debido al eje del jardín anterior, del siglo XIII, sobre el que se diseña, y a que el baño de Comares se extiende hacia el Este. En el plano vemos esa diferencia: el palacio de Comares tiene un eje Norte-Sur y el palacio de los Leones tiene un eje Este-Oeste.
La puerta primitiva que se hallaba en el ángulo S.E. daba un acceso con una visión en diagonal del patio. El mismo está dividido por unos andenes en cuatro partes, formando una cruz. Los parterres creaban un jardín en bajo con naranjos y flores; las copas de los naranjos se podían tocar con las manos al pasear y el perfume del azahar impregnaba todo este ambiente, idea que exponía bellamente Jesús Bermúdez Pareja. La simbología de este jardín era, según José Miguel Puerta Vílchez, la de jardín-paraíso.
En el eje de la cruz se erige la Fuente de los Leones. La fuente sin duda es el centro de todo este palacio y aquello que siempre impacta en todos los visitantes, de ahora y de antaño.Esta fuente se había construido ya en el siglo XI y Muhammad V la traslada aquí para centrar el patio del palacio. La pila es la representación del Mar de Bronce de Judea que sostienen las doce tribus de Israel representadas por doce toros, que aquí son doce leones.
La taza de la fuente parece que fue rehecha en época de Muhammad V porque en ella se grabaron unos bellos poemas del visir-poeta Ibn Zamrak, que atribuyen la construcción del palacio a este sultán y describe la fuente y el jardín. Confirma también que este palacio era un palacio privado para celebrar fiestas.
Un pórtico o galería rodea completamente el patio. Se sostiene con columnas y arcos en maravillosa combinación entre macizos y vanos: se repiten en número y forma, simétricamente colocados, como destacaba Georges Marçais, simetrías y números que hay que localizar en la “Alhambra hermética” de Antonio Enríquez. Los arcos de la galería no son sustentantes porque la sebka que los decora es hueca, como podemos comprobar cuando pasan los rayos del sol entre ellos, de tal forma que se sostienen con pilares colocados sobre las columnas y un dintel sobre los arcos sostenidos por estos pilares.
Las galerías, con sus armaduras, aleros y tejados, fueron restauradas por Juan Pugnaire en 1871 y 1872, colocando las llamativas tejas de colores en forma de zig-zag, después por Rafael Contreras de 1871 a 1884, y Mariano Contreras entre 1880 y 1882 bajo el mandato de su padre. En 1910 Modesto Cendoya repara parte de las galerías y Leopoldo Torres Balbás repara y consolida todo entre 1927 y 1936.
En los lados menores a Este y Oeste sobresalen dos pabellones maravillosos. De 1691 a 1694 se repararon los tejados porque se calaban, añadiendo en ese momento una ancha cenefa debajo del alero, en las que se reutilizaron yeserías árabes y se incluye el escudo imperial. El pabellón de poniente lo repara Leopoldo Torres Balbás en 1927. En 1859 Juan Pugnaire, coloca un cupulín, inventado por él, de tejas vidriadas en el pabellón de levante, en la etapa de Rafael Contreras. En 1935 Leopoldo Torres Balbás desmontó el cupulín en el pabellón oriental porque no correspondía al estilo artístico nazarí.Este pórtico perimetral seguiría una idea de claustro cristiano más que el esquema tradicional nazarí de patio con pórticos en los lados menores, como el del palacio de Comares.
La estructura del patio en cruz con pabellones en los lados menores sigue el esquema de los anteriores de época almorávide y post-almorávide (siglos XI-XII) en al-Andalus y al-Magrib (España y Marruecos). Tenemos ejemplos en las ruinas del palacio de Hayar en Marraqués y en el Castillejo de Monteagudo (Murcia), palacio de Ibn Mardanis (1147-1172), rebelde al poder almohade. Este patio de los Leones también influyó en las construcciones posteriores, como en los pabellones del patio de la mezquita de al-Qarawiyyin en Fez, en el que se copiaron los granadinos.
El patio tiene dependencias en sus cuatro lados: en los dos menores, a Este y Oeste, están la sala de los Mocárabes y la sala de los Reyes, y en los lados mayores, a Norte y Sur, se abren dos grandes viviendas, la sala de los Abencerrajes y la sala de Dos Hermanas.
