Das Kloster San Pablo ist Sitz und Ordenshaus des Dominikaner- oder Predigerordens, der vom Heiligen Dominikus de Guzmán im 13. Jahrhundert gegründet wurde, obwohl die bis heute erhaltene Klosterkirche erst später, zwischen dem 14. und 16.

So ist das alte Kloster noch immer mit den Dominikanern verbunden, die in einem modernen Nebengebäude untergebracht sind, während die Kirche regelmäßig als Pfarrkirche genutzt wird. Das dem Apostel Paulus geweihte Kloster wurde von dem Heiligen aus Burgos mit bischöflicher Unterstützung im Jahr 1219 oder 1220, kurz vor seinem Tod im Jahr 1221, gegründet und ist damit eines der ältesten des Predigerordens. Zwischen 1184 und 1198 war Domingo de Guzmán Student und Professor an der Universität von Palencia, und sein Haus, das 1892 abgerissen wurde, stand an der Plaza de San Pablo. Im selben 13. Jahrhundert legten unter anderem die Dominikaner Gil de Santarem und Pedro González Telmo die Ordenstracht ab und entwickelten ihr religiöses Leben in diesem Kloster.

Außerdem fanden in diesem Tempel dreimal die Cortes Generales de Castilla statt: 1296 berief die Königinregentin Maria de Molina sie ein, um die Thronfolge für ihren Sohn Ferdinand IV. zu sichern, und 1313. Auch das Generalkapitel des Predigerordens wurde hier abgehalten. San Pablo genoss den Schutz von Monarchen wie Sancho III., Sancho IV. und Alfons XI., die das Kloster in eine königliche Residenz und ein Oratorium verwandelten, und es erhielt sogar päpstliche Privilegien von den Pontifexen Gregor IX. und Alexander III.

Die Bauarbeiten an der neuen Kirche begannen im 14. Jahrhundert und wurden erst im 16. Jahrhundert abgeschlossen. Im Jahr 1514 wurde unter der Schirmherrschaft der Familie Rojas, Markgrafen von Poza und Herren von Monzón, die hier begraben werden wollten, die ursprüngliche Hauptkapelle abgerissen, um die heutige Kapelle zu errichten, die im Jahr 1534 fertig gestellt wurde. Die Kirche wurde am 7. April desselben Jahres geweiht.

Während des spanischen Unabhängigkeitskrieges wurde die Kirche von französischen Truppen besetzt, die sie als Lazarett und Gefängnis nutzten. Später, im Jahr 1835, ging es durch die Desamortización (Enteignung) in den Besitz des Staates über und verlor einen Teil seines früheren Glanzes. Die dominikanische Gemeinschaft kehrte 1844 zurück. 1957 bezogen die Dominikaner ein an die Kirche angebautes Gebäude, das 1920 von Jacobo Romero entworfen wurde und in dem bis zu diesem Jahr die Gerichte und das Provinzgericht von Palencia untergebracht waren und das dann als Wohnsitz und Noviziat des Ordens genutzt wurde.

Die Kirche wurde am 3. Juni 1931 per Dekret zum Nationalen Historisch-Künstlerischen Denkmal erklärt. Es ist auch ein Kulturgut von besonderem Interesse.

Es handelt sich um eine dreischiffige Kirche, wobei das Mittelschiff das höchste ist, das durch zusammengesetzte Pfeiler getrennt ist, mit Seitenkapellen im Hauptschiff des Epistels. Die Längsachse des Mittelschiffs ist 72,15 m lang. Die beiden Seitenschiffe schließen am Chor mit quadratischen Apsiskapellen ab, die genau genommen die einzigen Überreste der ursprünglichen Kirche aus dem 13. Jahrhundert sind, während das Mittelschiff durch eine in Höhe und Breite stark entwickelte Apsis abgeschlossen wird, die als Hauptkapelle dient. Die Gewölbe sind gerippt, mit gewölbten Gewölben im Mittelschiff, einfachen Rippengewölben in den Seitenschiffen und sternförmigen Gewölben in der Hauptkapelle.