1563年，随着公国首都从尚贝里迁至都灵，萨沃伊的埃马努埃莱·菲利贝托将自己的住所设在主教宫殿，靠近主教座堂。
然而早在1584年，查理·埃马努埃莱一世就委托建筑师阿斯卡尼奥·维托齐建造一座新宫殿。1643年以后，在法国的玛丽亚·克里斯蒂娜摄政期间，工程指挥权交给了卡洛·卡斯特拉蒙特，随后由卡洛·莫雷洛接替。
与此同时，第一层的宏伟接待厅也在装饰中，这些大厅以雕刻精美、镀金的木质天花板著称，配备了扬·米尔与查尔斯·多芬的大幅寓意画作，描绘的主题根据宫廷演说家埃马努埃莱·特绍罗设定的象征方案，高度赞扬了君主的美德。
1688年，画家丹尼尔·塞特尔受罗马邀请，绘制了后来被称为“丹尼尔画廊”的壁画。塞特尔得到热那亚画家巴托洛梅奥·圭多博诺的协助，还参与了底层被称为费利西塔夫人的公寓的装饰。17世纪末，著名法国建筑师安德烈·勒诺特重新设计并扩大了花园。
1713年，维托里奥·阿梅迪奥二世获得皇家头衔后，宫殿新增了“指挥区”，包括秘书处、各办公室、皇家剧院和国家档案馆。
这些工程由墨西拿建筑师菲利波·朱瓦拉主导，他在宫内建造了大胆的剪刀楼梯和中国陈列室。多个房间装饰有克劳迪奥·弗朗切斯科·博蒙特的画作，他是1730年登基的查理·埃马努埃莱三世的官方画家。
朱瓦拉离开前往马德里后，首席皇家建筑师职务由贝内代托·阿尔菲埃里接任，他完善了二层公寓的装饰，翻新了丹尼尔画廊，并布置了新的档案室，壁画由弗朗西斯科·德穆拉和格雷戈里奥·古列尔米创作。
在卡洛·阿尔贝托（1831-1849年）治下，博洛尼亚建筑师佩拉焦·帕拉吉指导翻新了贵族层部分厅室，如瑞士厅和议会厅，以及二层部分公寓。
意大利统一前夕，1862年建造了新的荣誉主楼梯。随着首都从都灵转移至佛罗伦萨，再到罗马，王宫逐渐失去居住功能；1955年起，宫殿由建筑遗产与景观监督局管理。
