Le palais royal de Valladolid est situé sur la Plaza de San Pablo. Il a été habité par les monarques Charles I, Philippe II et Philippe III, ainsi que par Napoléon pendant la guerre d'indépendance. C'est aussi le lieu de naissance du futur roi Philippe IV, le 8 avril 1605. La particularité de ce palais est qu'il a été la résidence officielle des rois d'Espagne lorsque Valladolid était le siège de la Cour.

Il est parvenu jusqu'à nous avec de nombreuses modifications structurelles de son plan d'origine, achevé vers 1528. Il est actuellement le siège de la IV Subinspección General del Ejército de Tierra (4ème Sous-inspection générale de l'armée espagnole).

Bien que les rois soient souvent présents à Valladolid, ils ne disposaient pas de palais royal. Lorsque la Cour s'est installée à Valladolid, le palais de Francisco de los Cobos a rempli cette fonction. Jusqu'alors, ils résidaient dans les maisons des nobles, avec lesquels ils entretenaient des liens d'amitié.

Francisco de los Cobos était secrétaire d'État sous Charles V. Né à Úbeda, de los Cobos s'est forgé une carrière politique impressionnante. En 1522, il épouse María de Mendoza y Sarmiento, fille des comtes de Ribadavia, accédant ainsi au rang de noblesse qu'il n'avait pas à la naissance. De Los Cobos a construit son palais près de sa belle-famille et à proximité de l'église de San Pablo, selon un plan établi en 1524 par l'architecte royal Luis de Vega. Il est organisé autour d'une magnifique cour Renaissance.

Charles Ier a vécu dans le palais pendant ses séjours à Valladolid et, en 1537, Isabelle de Portugal y a donné naissance à l'enfant Jean, qui n'a survécu que quelques mois. Philippe II, encore prince, a vécu dans le palais royal de la ville pendant son premier mariage avec Maria Manuela du Portugal et la naissance de son fils aîné Charles. Sainte Thérèse de Jésus a vécu dans le palais à l'invitation de la marquise de Camarasa lorsque la religieuse est arrivée à Valladolid pour fonder le premier couvent de la réforme de l'ordre du Carmen en 1568.

En 1601, à la demande du favori du roi Philippe III d'Espagne, le duc de Lerma, la cour se réinstalle à Valladolid, mais déménage à nouveau en 1606. C'est à cette époque que le futur Philippe IV et sa sœur, Anne d'Autriche, qui deviendra reine de France et mère de Louis XIV, sont nés dans ce palais royal. Elle était somptueusement décorée de peintures et de meubles.234 Le second mariage du roi Charles II, avec Mariana de Neoburg, a eu lieu en 1690 dans l'église du couvent de San Diego, dans l'enceinte du palais.

Napoléon Bonaparte a séjourné au palais royal de Valladolid en janvier 1809, d'où il a préparé divers plans de guerre et est parti pour ses guerres en Europe centrale.

Parmi ses deux cours, la première est unique pour ses deux étages d'arcs en forme de cloche décorés de médaillons attribués à Esteban Jamete et de blasons des différents territoires appartenant à l'Empire espagnol, et la seconde - plus connue sous le nom de galerie des princes de Savoie - présente des arcs en plein cintre et une fontaine centrale en marbre décorée de sirènes. Le large escalier principal, construit à la fin du XVIIIe siècle par Ventura Rodríguez, rappelle la disposition et les proportions de l'escalier impérial de l'Alcazar de Tolède. Au XVIIe siècle, la nouvelle façade est conçue avec des tours aux extrémités, les deux premiers niveaux présentant une sobriété marquée de motifs qui seront connus sous le nom d'herreriens, et le troisième, le rythme palladien alterné. Celle-ci fait l'objet d'un remaniement, d'un crépi et d'une nouvelle décoration néo-Renaissance au début du XXe siècle.

Depuis le XIXe siècle, il abrite la capitainerie générale de la 7e région militaire de l'armée espagnole. Au début du XXe siècle, d'importantes interventions ont été réalisées, pour arriver jusqu'à aujourd'hui avec de nombreuses altérations structurelles de son tracé primitif.