Esta impresionante puerta de la ciudad, es uno de los monumentos más emblemáticos de Burgos. La antigua puerta medieval se remodeló en el siglo XVI. Destaca la figura del emperador Carlos V junto con otros personajes relevantes de la historia de la ciudad como son los jueces de Castilla: Laín Calvo y Nuño Rasura; el conde Fernán González y Rodrigo Díaz de Vivar, el Cid.
En otras épocas fue sede del Ayuntamiento y del Museo Provincial. Hoy es un espacio abierto al público donde además de exposiciones temporales puede visitarse la sala de Poridad (o del secreto). En esta sala se exponen objetos relacionados con el Cid tan curiosos como uno de sus huesos, bajo un artesonado de estilo mudejar. Desde aquí se accede a uno de sus torreones para disfrutar de la bonita vista del paseo del Espolón y del río Arlanzón.

No hay que abandonar el Arco de Santa María sin antes pasar unos minutos contemplando el monumental mural que preside la estancia central del arco, obra del pintor burgalés Vela Zanetti
Subiendo por una escalera de caracol se accede al piso superior donde se encuentra el Museo de Farmacia, con piezas provenientes del hospital de San Juan.