Etapa de transición entre el bosque de los Montes de Oca y la gran capital castellana. 25,2 km que atraviesan la Sierra de Atapuerca —sitio Patrimonio Mundial UNESCO desde el año 2000 por sus restos del Homo antecessor de hace ~800.000 años, la especie europea más antigua conocida— y entran en Burgos por el polígono industrial de Gamonal hasta la imponente Catedral de Santa María, gótica del siglo XIII y también UNESCO desde 1984.
Los primeros 6 km son los más amables del día: senda forestal que pasa por Agés (km 3,7, con albergue municipal y bares) y entra en Atapuerca (km 6,1, con bar/restaurante, albergues y centro arqueológico). El pueblo da nombre al sitio arqueológico que se atraviesa a continuación: la Sierra de Atapuerca, declarada Patrimonio Mundial UNESCO el 30 de noviembre de 2000 (criterios iii y v, ID #989). Los yacimientos —Gran Dolina, Sima del Elefante, Galería, Sima de los Huesos— han documentado cinco especies de homínidos: Homo antecessor (~800.000 años, especie europea más antigua conocida), Homo heidelbergensis, neandertal, Homo sapiens y restos atribuidos a Homo erectus. La gestión corre a cargo de la Fundación Atapuerca y el Museo de la Evolución Humana (MEH) de Burgos.
Tras la subida pedregosa de 2,4 km al Cruceiro del Alto de Atapuerca (1.080 m), el Camino baja hacia los pueblos de Cardeñuela Riopico (km 12,2), Orbaneja Riopico (km 14,2) y Villafría (km 18,8) —ya en la conurbación de Burgos—. Los 3,8 km finales a través del polígono industrial Gamonal son el tramo más ingrato del Camino Francés: asfalto, naves industriales y tráfico denso. Existe una variante por Castañares (recomendada por Gronze) que sigue la ribera del río Arlanzón —"mucho más agradable" que el polígono— y suma apenas 0,5 km adicionales.
La Catedral de Burgos, fin de etapa, es uno de los hitos arquitectónicos más importantes del Camino. Inscrita en la Lista de Patrimonio Mundial UNESCO el 31 de octubre de 1984 (ID #316), es la única catedral española declarada por sí sola (sin contar el conjunto urbano). De estilo gótico clásico francés, su construcción comenzó en 1221 bajo Fernando III el Santo y se prolongó hasta el siglo XVI con añadidos renacentistas (cúpula del crucero, capilla del Condestable). Custodia la tumba del Cid Campeador y de su esposa Doña Jimena, además de la imagen del Santísimo Cristo de Burgos y el famoso reloj Papamoscas. Burgos es ciudad de descanso obligado: su gastronomía (morcilla, lechazo asado, queso fresco) y su casco medieval bien conservado recompensan una jornada extra.
La distancia oficial es de 25.19 km según FEAACS · CNIG — serie CSANT (Rutas del Camino de Santiago).