El Arco del Tiro de Santa María era, según las últimas investigaciones, una de las dos puertas por las que se accedía al recinto de la alcazaba, centradas ambas en la cima del cerro de la Mota. Constituía el principal acceso a ésta, desde el interior de la propia medina, permitiendo el paso directo desde la villa a la ciudadela. La otra, la Puerta de Carmona, unía el campo con la alcazaba y estaba flanqueada por la torre albarrana poligonal, conocida como Torre del Oro.
Situada en un tramo de muralla que cierra la alcazaba por el lado sur, fue una puerta, cuya estructura primitiva debió responder, al modelo de acceso en recodo, con un torreón frontal cuadrado construido en tapial. Tras la toma cristiana de Marchena y con el programa de reformas llevado a cabo en la ciudad a finales del siglo XV, esta puerta fue sometida a importantes transformaciones, desapareciendo la estela islámica, para convertirse en un acceso directo que daba paso a una puerta monumental de cantería en eje con el primer vano de entrada, donde se abría un arco de medio punto, sobre el que estuvo esgrafiado el escudo de los Ponce de León. En época ducal, la fábrica constructiva se completa con una bóveda de medio cañón abocinada de directriz inclinada para adecuarse a la pendiente (hoy muy alterada). De forma longitudinal y directa, culmina con un acceso en rampa hasta la 
puerta principal del antiguo Palacio Ducal, que comunicaba directamente con el apeadero, dejando las estancias principales a la derecha, y permitiendo el acceso y salida de personas y mercancías de forma más favorable.
Los señores de Marchena reformaron la alcazaba islámica para convertirla en su residencia, y esta puerta, en vía de acceso a la zona ducal, haciendo alarde del triunfo de la fe con la construcción de su capilla palatina consagrada a Santa María, la cual dio nombre a esta puerta, y la fundación de conventos. En el siglo XVI el palacio adquiere su máximo esplendor transformando todo aquello que tenía 
tradición mudéjar al más puro estilo de la época. La puerta principal del palacio o Puerta de Marchena, fue también toda una oda a los que allí moraban. Construida en el llamado “Estilo Reyes Católicos”, está concebida a modo de arco de triunfo. Posee decoración gótica, elementos renacentistas y tratamiento islámico, donde abundan los motivos heráldicos. Tras el abandono del palacio y la ruina de la casa ducal de Osuna, fue comprada en 1913 por el rey Alfonso XIII, para ser trasladada a los jardines de los Reales Alcázares de Sevilla. Lo que vemos actualmente es una simple recreación de aquello que fue.
De la construcción primitiva de la puerta-torre, existen dos dependencias en el cuerpo superior: una primera cubierta por dos bóvedas de cañón transversales a su eje de entrada, y otra segunda, cuadrada, con huecos abocinados, y cubierta por bóveda vaída sostenida por un arco lateral de medio punto.
El torreón mantiene el tapial original, aunque se evidencian las reformas posteriores y diversos refuerzos con fábrica de mampuesto y ladrillo. Sin embargo, no hay muestras de restos de almenado de defensa en la actualidad, como sí ocurre en otras puertas de la cerca. Las huellas de la entrada en recodo al palacio se encuentran en el muro derecho. En la zona interna, quedan restos de cantería en las jambas y en la línea de impostas, además del arranque de los enjarjes. Esto, junto a la presencia de quicialeras y el aparejo utilizado, nos delatan un sistema de acceso basado probablemente en arcos de herradura apuntados, muy similares al de la puerta de Morón.
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