Il viceré Fernando Ruiz de Castro Conte di Lemos nel 1599 intende erigere, accanto al palazzo vicereale, costruito da Don Pedro de Toledo appena un cinquantennio prima, una nuova e più grande residenza.
Si affida per questo all'architetto del papa Domenico Fontana che costruisce fino al 1629 un edificio dall'aspetto esterno molto regolare, tipico dei palazzi romani cinquecenteschi con loggiato aperto al primo piano.
Successivamente molti architetti sono ingaggiati per ampliamenti e adattamenti: da Ferdinando Sanfelice a Luigi Vanvitelli, che chiude in modo alternato la loggia per motivi statici; da Ferdinando Fuga fino al grande intervento di Gaetano Genovese il quale, dopo l'incendio del 1837, ristruttura l'intero palazzo.
Sul versante dei giardini, in ambienti ancora perfettamente conservati, è ospitata l'attuale Biblioteca Nazionale, mentre l'Appartamento Storico si concentra nel piano nobile attorno al cortile d'onore.
Si accede ad esso dal monumentale scalone, costruito da Francesco Antonio Picchiarti nel 1651 e restaurato da Genovese nel 1858.
In questa fase viene demolito l'antico palazzotto vicereale per completare i lavori sul fianco del Teatro San Carlo e per aprire sullo scalone le grandi arcate in ferro e vetri.
Tra i trenta ambienti, in cui si svolgevano le funzioni istituzionali e di rappresentanza, si incontrano il Teatrino di Corte, la Sala del Corpo Diplomatico con affreschi di Francesco de Mura, la Sala del Trono, la Sala degli Ambasciatori, con affreschi di primo Seicento di Belisario Corenzio, Massimo Stanzione e Battistello Caracciolo raffiguranti i Fasti della Casa di Spugna, e il grande Salone d'Erede con splendidi arazzi in seta della fabbrica reale di Pietro Duranti.
Il Palazzo Reale, oltre a essere residenza dei viceré spagnoli, della dinastia borbonica e sabauda, è stata la sede di diverse fabbriche reali come la Reale Stamperia e la Reale Arazzeria nonché l'Archivio Musicale della cappella Reale.
