В 1563 году, с переносом столицы герцогства из Шамбери в Турин, Эмануэль Филиберто Савойский обосновался в резиденции епископа, возле собора.
Однако уже в 1584 году Карл Эмануэль I поручил архитектору Асканио Виттоцци строительство нового здания. После 1643 года, во время регентства Марии Кристины Французской, руководство работами перешло к Карло ди Кастелламонте, а затем к Карло Морелло.
Параллельно шло обустройство парадных залов на первом этаже, отличающихся богатыми резными и позолоченными деревянными потолками с большими аллегорическими полотнами Яна Миеля и Шарля Донфена, на которых сюжеты восхваляют добродетели правителя согласно иконографической программе, разработанной придворным ритором Эмануэле Тезаро.
В 1688 году художника Даниэля Зайтер вызвали из Рима, чтобы расписать галерею, с тех пор называемую «Галереей Даниэля». Зайтер, при поддержке генуэзского художника Бартоломео Гвидобоно, также работал в квартире на первом этаже, позже названной Мадам Феличита. В конце XVII века план сада был пересмотрен и расширен знаменитым французским архитектором Андре Ле Нотром.
Когда в 1713 году Витторио Амедео II получил королевский титул, была создана так называемая «зона управления», примыкающая к дворцу и включающая секретариаты, канцелярии, Королевский театр и Государственные архивы.
Режиссёром этих изменений выступил архитектор из Мессины Филиппо Юварра, который внутри дворца создал смелую Лестницу Ножниц и Китайский кабинет. Ряд помещений украшен картинами Клаудио Франческо Бомонта, официального живописца Карла Эмануэля III, который взошел на престол в 1730 году.
После отъезда Юварры в Мадрид должность главного королевского архитектора занял Бенедетто Альфиери, который определил декоративное оформление квартир на втором этаже, обновил Галерею Даниэля и устроил новые помещения Архивов, расписанные Франческо Де Мурой и Грегорио Гульельми.
Во времена Карло Альберто (1831-1849) были обновлены под руководством болонца Пеладжо Паладжи некоторые залы парадного этажа, такие как Зал Швейцарцев и Советская комната, а также часть квартир на втором этаже.
Непосредственно перед объединением Италии, в 1862 году, была построена новая парадная лестница. С перемещением столицы из Турина во Флоренцию, а затем в Рим, дворец постепенно утратил функцию резиденции; с 1955 года он передан Суперинтенданции по охране архитектурного и ландшафтного наследия.
