Der Königspalast von Valladolid befindet sich an der Plaza de San Pablo. Sie wurde von den Monarchen Karl I., Philipp II. und Philipp III. und auch von Napoleon während des Unabhängigkeitskrieges bewohnt. Hier wurde am 8. April 1605 auch der spätere König Philipp IV. geboren. Das Besondere an diesem Palast ist, dass er die offizielle Residenz der spanischen Könige war, als Valladolid noch Sitz des Hofes war.

Bis heute wurden zahlreiche bauliche Veränderungen am ursprünglichen Grundriss vorgenommen, der um 1528 fertiggestellt wurde. Derzeit ist es das Hauptquartier der IV Subinspección General del Ejército de Tierra (4. Generalunterinspektion der spanischen Armee).

Obwohl die Könige oft in Valladolid anwesend waren, verfügten sie nicht über einen Königspalast. Als sich der Hof in Valladolid niederließ, übernahm der Palast von Francisco de los Cobos diese Funktion. Bis dahin wohnten sie in den Häusern von Adligen, mit denen sie freundschaftlich verbunden waren.

Francisco de los Cobos war Staatssekretär unter Karl V. Der in Úbeda geborene de los Cobos legte eine beeindruckende politische Karriere hin. Im Jahr 1522 heiratete er Maria de Mendoza y Sarmiento, die Tochter der Grafen von Ribadavia, und erlangte so den Adelsstand, der ihm nicht in die Wiege gelegt worden war. De Los Cobos baute seinen Palast in der Nähe seiner Schwiegereltern und der Kirche San Pablo nach einem Plan des königlichen Architekten Luis de Vega aus dem Jahr 1524. Es ist um einen prächtigen Renaissance-Innenhof herum angeordnet.

Karl I. bewohnte den Palast während seiner Aufenthalte in Valladolid, und 1537 brachte Isabella von Portugal hier den Säugling Johannes zur Welt, der nur wenige Monate überlebte. Philipp II. lebte während seiner ersten Ehe mit Maria Manuela von Portugal und der Geburt seines erstgeborenen Sohnes Karl im königlichen Palast der Stadt, noch als Prinz. Die heilige Teresa von Jesus lebte in diesem Palast auf Einladung der Marquise von Camarasa, als die Nonne nach Valladolid kam, um 1568 das erste Kloster der Reform des Carmen-Ordens zu gründen.

Im Jahr 1601 zog der Hof auf Wunsch des Günstlings von König Philipp III. von Spanien, des Herzogs von Lerma, zurück nach Valladolid, zog aber 1606 erneut um. In dieser Zeit wurden der spätere Philipp IV. und seine Schwester, Anna von Österreich, die spätere Königin von Frankreich und Mutter von Ludwig XIV. in diesem Palast geboren. Sie war reich mit Gemälden und Möbeln ausgestattet.234 Die zweite Hochzeit von König Karl II. mit Mariana von Neoburg fand 1690 in der Kirche des Klosters San Diego innerhalb des Palastkomplexes statt.

Napoleon Bonaparte hielt sich im Januar 1809 im Königspalast von Valladolid auf, von wo aus er verschiedene Kriegspläne vorbereitete und zu seinen Kriegen in Mitteleuropa aufbrach.

Von den zwei Innenhöfen ist der erste einzigartig wegen seiner zwei Stockwerke mit glockenförmigen Bögen, die mit Esteban Jamete zugeschriebenen Medaillons und den Wappen der verschiedenen zum spanischen Reich gehörenden Territorien verziert sind, und der zweite - besser bekannt als Galerie der Prinzen von Savoyen - hat Rundbögen und einen zentralen Marmorbrunnen, der mit Nixen verziert ist. Die breite Haupttreppe, die Ende des 18. Jahrhunderts von Ventura Rodríguez erbaut wurde, erinnert an die Anordnung und die Proportionen der kaiserlichen Treppe im Alcázar von Toledo. Im 17. Jahrhundert wurde die neue Fassade mit Türmen an den Enden gestaltet, wobei die ersten beiden Ebenen eine ausgeprägte Nüchternheit der Motive aufwiesen, die als Herrerianisch bekannt wurden, und die dritte Ebene den wechselnden palladianischen Rhythmus. Dieses wird nun zu Beginn des 20. Jahrhunderts umgestaltet, verputzt und neu im Stil der Neorenaissance dekoriert.

Seit dem 19. Jahrhundert beherbergt es das Generalkapitel der 7. Militärregion der spanischen Armee. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden wichtige Eingriffe vorgenommen, die bis in die heutige Zeit reichen, mit zahlreichen baulichen Veränderungen an dem ursprünglichen Maßwerk.