Lo splendido pantheon dei re si trova sotto il coro della chiesa. Vi sono seppelliti tutti i sovrani spagnoli da Carlo V in poi, ad eccezione di Filippo V, Ferdinando VI e Amedeo di Savoia. La cappella ottagonale è stata costruita fra il 1617 e il 1654 su progetti di Juan Bautista Crescenzi. L'altare è in diaspro, mentre i ventisei sarcofaghi sono in marmo e bronzo. I re si trovano a sinistra e le regine madri a destra. Nel pantheon degli infanti (XIX sec.) riposano le regine che non hanno avuto una discendenza reale e i bambini.