Hasta mediados del siglo XVII se trabaja en el cerramiento de las capillas de la girola, que Hontañón había dejado rematadas hasta la cornisa. En 1578 figura como maestro de obras Martín Ruiz de Chertudi, cantero de la Catedral de Salamanca, quien debido a diversas dificultades, sobre todo económicas, ve retrasadas las obras. Es quien cierra las cubiertas al interior, al tiempo que en el exterior se labran los muros y los pináculos de las capillas de la girola, decorados con siete ganchos o crochets en vez de los cinco utilizados hasta ahora.

 A principios del siglo XVII la Catedral era un organismo inconexo: las naves cerradas por un paredón provisional a la altura del crucero, este último sin cerrar del todo y tanto la corona de capillas radiales de la girola como los muros de la capilla mayor a medio cubrir. El siglo se inauguró con un nuevo empuje en los trabajos que pretendían unir la obra vieja con la nueva de manera perfecta. Con esta idea se inicia la tercera fase constructiva del templo (1607-1685), destacando la figura de Pedro de Brizuela, quien, además de solucionar estos problemas, concluye la portada de San Geroteo, levanta la de San Frutos y rehace el remate de la torre, tras el incendio.

 El cerramiento del crucero era un tema preocupante, habida cuenta los derrumbes de los cimborrios de Sevilla (1511) y Burgos (1539) unas décadas antes. Incluso Juan Rodríguez apostó por macizar los pilares para dotar a este espacio de mayor estabilidad. Había algunas propuestas de Juan y Rodrigo Gil; especialmente llamativa era la de este último, que no planteaba un cimborrio gótico, sino una verdadera cúpula renacentista, si bien no lo suficientemente definida.

 La solución por la que Brizuela apuesta en 1630 parte del viejo proyecto de Rodrigo, que consistía en levantar una cúpula semiesférica sobre pechinas, que terminará muchos años después, en 1685, Francisco Viadero. La cúpula de Brizuela será imitada después en la Catedral y en la Clerecía de Salamanca. Será a Viadero a quien quepa el honor de poner fin a las principales obras pendientes en la Catedral, cerrando la cúpula en 1685 y derribando el paredón de ladrillo que se levantara en el crucero el siglo anterior para la consagración del templo. Aún transcurrirán otros ochenta años hasta que se vuelva a consagrar en 1768. Se emplea todo este tiempo en el adecentamiento interior, en la construcción de la capilla de los Ayala-Berganza, situada en la antigua sacristía, y en las oficinas y la actual sacristía.

Esquema de las principales fases constructivas de la Catedral

La portada de San Frutos

En la fachada norte del crucero se abre la portada de San Frutos, patrón de la ciudad de Segovia y del Cabildo catedralicio. En 1579 el maestro Martín Ruiz de Chertudi comienza a edificar la puerta, pero sus ocupaciones en el interior del templo le obligan a abandonarla. Tras su destitución, Pedro de Brizuela retoma el proyecto, creando en 1611 un nuevo diseño que no se termina hasta 1633, a cargo de Pedro Monasterio.

 Esta portada está guarnecida por un gran arco de piedra caliza abierto entre los contrafuertes. Se compone de dos cuerpos: el inferior, con cuatro columnas de estilo dórico que enmarcan el vano de acceso, un arco de medio punto y dos hornacinas laterales sin decoración. Sobre aquellas  se alza un entablamento completo, rematado en las esquinas con esbeltas pirámides con bolas. En el superior dos columnas de estilo corintio acogen, bajo un arco de medio punto, una hornacina con la imagen del santo, también enmarcado por el mismo esquema de columnas, esta vez corintias, entablamento y frontón triangular. Se remata el conjunto con un frontón con decoración geométrica.

 Llama poderosamente la atención el granito gris en el que está fabricada, por su  contraste con la dorada caliza del resto del templo y su composición clasicista, fruto del influjo de las obras del Monasterio de El Escorial.