Se encuentra situado al principio de la calle de Bailén y rodeado por la plaza de Oriente, por el este, los Jardines de Sabatini por el norte, el Campo del Moro por el oeste y la catedral de la Almudena por el sur. También es llamado Palacio de Oriente, aunque su fachada principal da al sur y su emplazamiento se encuentra en el suroeste de la capital.

En 1735, Felipe V, que no se encontraba cómodo viviendo en el viejo alcázar de la dinastía anterior, encargó al abate y arquitecto italiano Filippo Juvara que levantara un nuevo palacio sobre los restos del antiguo Real Alcázar, que había sido destruido por un incendio  iniciado en la Nochebuena del año anterior. La maqueta de dicho proyecto se encuentra en el Museo del Ejército. El incendio, de origen incierto, duró cuatro días y se perdieron muchos tesoros artísticos, especialmente cuadros, aunque lograron salvarse algunos como Las meninas, de Velázquez. Felipe V no habitaba en el Alcázar, sino que estaba alojado en el palacio del Buen Retiro, que había inaugurado en 1632, ya que rehuía habitar en el viejo Alcázar de los Austrias.

El antiguo Alcázar lo había levantado el emir cordobés Muhamad en el siglo IX, como fortaleza. Más tarde, la dinastía castellana de los Trastámara lo convirtió en residencia temporal de la Corte. Durante la Guerra de las Comunidades, a principios del siglo XVI, el Alcázar quedó medio destruido, por lo que Carlos I decidió reformarlo y ampliarlo a partir de 1537, encargándose de ello los arquitectos Luis de Vega y Alonso de Covarrubias. Fue en el reinado de su hijo, Felipe II, cuando se realizaron más obras de mejora del nuevo palacio, bajo la dirección de Juan Gómez de Mora.  J

Juvara murió en 1736, a los pocos meses de su llegada a Madrid, por lo que se encargó de las obras su discípulo Govanni Battista Sachetti (1690-1764), quien respetó el proyecto que diseñara su maestro, aunque redujo su tamaño. A principios de 1737, comenzó el derribo del Alcázar y la primera piedra del nuevo palacio se colocó en 1738. El marqués de Villena depositó, junto a la primera piedra, un cofre de plomo con monedas de oro, plata y cobre de la época, y a primeros de junio, comenzaron las obras. Con Sachetti, colaboraron otros arquitectos como Baltasar de Elgueta, Ventura de la Vega y Francesco Sabatini. Las obras duraron hasta 1775. Unos años antes, en 1764, Carlos III, que residía en el palacio del Buen Retiro, como sus antecesores, se instaló en el nuevo edificio al que solo le faltaba la decoración de algunos salones.

El estilo arquitectónico es el barroco con elementos del nuevo estilo neoclásico incipiente. Su planta es casi cuadrada, con unos 140 metros de lado y 28 metros de altura. La construcción combina el gris del granito de Guadarrama en los basamentos, muros lisos y estatuas con el blanco de la piedra caliza de Colmenar de Oreja en las columnas, pilastras, antepechos, balaustradas y cornisas. Cuenta con tres pisos, tres entreplantas y dos plantas subterráneas. El palacio se articula alrededor de un patio central de unos 39 metros de lado, cada uno con una porticada abovedada de 9 arcos.

Las fachadas se levantan sobre un zócalo de sillería almohadillada que abarca dos niveles: el entresuelo y la planta baja, con cuatro metros de espesor. A partir de este zócalo se levantan dos cuerpos en las fachadas sur (plaza de la Armería) y norte (Jardines de Sabatini) y tres, en los lados oriental (plaza de Oriente) y occidental (Campo del Moro). A la derecha de la Puerta del Príncipe, que da a la plaza de Oriente, hay un pequeño monumento que recuerda a los madrileños que se levantaron contra los franceses el 2 de mayo de 1808. En la lápida de mármol blanco adornada con roleos, sobre un pedestal de piedra granítica, dice: «A los héroes populares que el 2 de mayo de 1808 iniciaron en este mismo lugar la protesta y sacrificio contra las tropas extranjeras. El Círculo de Bellas Artes, 1908. Repuesta por el Ayuntamiento de Madrid, 1947».

Texto incluido en el libro ‘Paseos por el Madrid de los Borbones