El camarín de la Virgen es un espacio regular de unos cinco metros cuadrados, que se encuentra tras la hornacina del retablo mayor donde está colocada la Virgen. Este espacio fue construido a finales del siglo XVI a expensas del Licenciado Mateo de la Plaza y Victoria, para la adoración más íntima y personal de la Virgen y también como lugar donde poder vestir y adornar a la santa imagen.

Las paredes del camarín fueron decoradas en 1712 por Bernadino Madridano, pintor natural de la villa de Illescas. Más adelante Alejandro Ferrant, en 1881, lo reforma y lo restaura, añadiendo también la decoración de pintura que se contempla en la hornacina de la Virgen.

En estas paredes del camarín podemos ver pintadas al óleo la representación de las tres virtudes teologales como tres esbeltas mujeres coronadas por angelitos. El resto de las pinturas están casi perdidas. En el techo se intuye la representación de la Santísima Trinidad y escenas de la vida de María. En los rincones de las paredes aparecen entre decoraciones vegetales, también bastante perdidas, representaciones de los símbolos de las letanías.