在摩尔人统治期间，马德里还不是西班牙首都，莫哈迈德一世出于防御目的，在今天王宫的位置修建了炮楼，之后逐渐翻修此炮楼，直到14世纪卡斯蒂亚的国王宣布将炮楼修建为城堡。1734年城堡被大火烧毁，1738年当时在位的费利佩五世下令重建城堡，用时17年才最终完工。王宫的建造样式参考了巴黎卢浮宫的草图，方形的庭院搭配两边的游廊。被称为“马德里最伟大市长”的卡洛斯三世是重建之后第一个将城堡作为皇室居住地的国王。

马德里王宫是西欧最大的王宫，内部有3418个房间，每个房间都各具特色。这里保存了大量精美的油画、收藏品、兵器、瓷器、钟表、金银物品。其中最重要的作品要属历史上最伟大的弦乐器制造师之一的安东尼奥·斯特拉迪瓦里制作的五件提琴，在皇室图书馆的音乐厅展出。另外这里还收藏有西班牙著名画家委拉斯开兹、戈雅的画作，意大利巴洛克画派重要画家卡拉瓦乔的画作。

直到今天王宫仍然是官方的皇室驻地，但事实上国王只是偶尔来这里办公，如果有幸看到王宫屋顶的两面旗帜同时升起，说明国王恰好在！