El Arco de Santa María es una de las doce puertas de la muralla de la ciudad medieval. Reconstruido en el siglo XVI por Juan Vallejo y Francisco de Colonia a modo de arco triunfal, presenta en su fachada al emperador Carlos V rodeado de los personajes más significativos de Burgos y de Castilla.

En la sala principal destaca la pintura mural de Vela Zanetti y los restos de yesería mudéjar.

El edificio acoge en la actualidad los siguientes espacios:

Museo de Farmacia: con una amplia colección de tarros de botica de 1558, fabricados en Talavera de la Reina e instrumentos quirúrgicos de los siglos XVI al XIX que proceden del hoy desaparecido Hospital de San Juan. Igualmente se exponen otros útiles del oficio como alambiques de cobre, balanzas, microscopio y curiosas máquinas de laboratorio.
Sala de Poridad: lugar de reunión del Concejo burgalés hasta el siglo XVIII, con motivos cidianos y artesonado mudéjar.
Sala de exposiciones