La vista aèria del monestir permet observar l’ordenació estructural del claustre i la distribució dels diversos edificis al seu voltant. A banda de la simbologia d’aquest espai dins de la tradició constructiva dels monestirs, el claustre s’ha d’entendre també com un element de gran importància tant per a l’ordenació dels edificis que l’envolten com per les possibilitats de circulació que permet. Un dels grans avantatges que ofereix és la comunicació exterior aixoplugada, que resulta fonamental per a un conjunt de grans dimensions com aquest.

Estudis recents sobre l’origen i el procés constructiu del claustre del monestir han permès deduir que, tot i que el projecte devia preveure l’existència de dos nivells ja en origen, hi ha diferències materials i formals entre els dos nivells d’alçat que caldria relacionar amb un procés constructiu certament dilatat en el temps.

A sobre d’aquests capitells carreguen les arcuacions de punta d’ametlla que circumden el jardí del claustre. La planta baixa i el primer pis del claustre són força semblants i únicament presenten petites variacions en les llums de les arcuacions i en l’orientació de la columna lobulada. L’estudi cronoestructural dels paraments del claustre ha permès observar que els arcs de la planta baixa, a excepció de la banda de l’església, són els més antics, ja que presenten un nombre més alt de dovelles (entre vuit i deu peces).

Les columnes de la planta baixa presenten una base quadrangular i esculpida amb motius geomètrics senzills i un fust lobulat de pedra nummulítica de quatre lòbuls. El capitell quadrangular disposa de quatre cares decorades amb motius vegetals, que es combinen amb els escuts de la família reial (quatre barres) i de la Casa dels Montcada (besants).

Les columnes del primer pis mantenen el programa iconogràfic de la planta baixa, però amb variacions. D’una banda, són més petites i els capitells més estilitzats, i de l’altra, els escuts dels Montcada ja no hi apareixen individualitzats, sinó que els besants es combinen amb les barres reials, de manera que configuren l’escut del Reial Monestir de Santa Maria de Pedralbes. El fust de les columnetes manté la seva fesomia fasciculada, però en aquest cas se n’ha girat l’eix o frontis. La base es manté quadrangular, però amb motius decoratius més plàstics.

La variació al mòdul dels arcs fa palesa l’existència d’un canvi de producció en les dovelles pel que fa a les mesures, de manera que si les més petites es consideren les més antigues, les més grans haurien de ser, doncs, les més modernes. Això permet deduir que la primera galeria construïda devia ser la del dormidor, seguida de la del refetor, la de la infermeria i, finalment, la de l’església.

Cada galeria consta tant a la planta baixa com al primer pis, de 26 columnes amb fust de secció lobulada, de pedra nummulítica, a sobre del qual es disposa un capitell de motius vegetals molt geometritzats entre els quals s’intercalen els escuts de la Casa Reial i de la Casa dels Montcada. Les petites variacions visibles als mòduls de les arcuacions i la morfologia de les columnes indicarien l’existència de diverses fases de construcció de les galeries del claustre.

Algunes evidències materials, com els arcs de sis dovelles, tant a la planta baixa com al primer pis del claustre a la galeria de l’església, podrien fer pensar que aquests trams devien ser els últims a ser construïts. No obstant això, el fet que sengles nivells mantinguin una unitat formal també podria indicar que la construcció d’aquests dos pisos es va dur a terme de manera sincrònica a començament del segle xv. Anteriorment, per tant, hi devia haver una galeria original provisional. 

Estructuralment el claustre es configura a partir d’un ampit o barana correguda de pedra a la planta baixa, la qual devia constituir el primer tancament físic del claustre, i a sobre de la qual es desenvolupen els pòrtics d’arcs. Aquestes galeries carreguen els seus extrems en uns pilars angulars, també de pedra i de grans dimensions, sobre els quals descansen uns grans arcs de pedra transversals que permeten, d’una banda, apuntalar els angles del claustre i, de l’altra, desenvolupar el pis superior.

Aquesta estructura de contrafort i arc es correspon amb l’angle conformat per al refetor i el dormidor. Hauria estat precisament aquesta última galeria la següent a ser construïda en el primer pis després de la de l’església. Aquesta hipòtesi es basa en l’existència de portes de comunicació al primer pis del dormidor, les quals es poden emmarcar en unes fases coetànies de la construcció del primer pis del claustre.

Els forjats són tots de fusta, amb bigues que descansen directament sobre el mur a la planta baixa i sobre permòdols al primer pis. En alguns punts de la planta baixa, concretament als cabirons i les bigues, es poden observar petits testimonis de la pintura que decorava els forjats, la qual ha anat desapareixent a conseqüència d’antigues intervencions a l’edifici i de factors ambientals.