Comienza con un encargo de un proyecto del Orfeón Catalán al arquitecto Luis Domenech para construir un edificio destinado para ubicar su sede social.[1]​ Este proyecto y su presupuesto correspondiente es aprobado por la asamblea el 31 de mayo de 1904. Antes de terminar el año se realiza la compra del claustro del convento de San Francisco, con una superficie de 1350,75 metros cuadrados y en un precio final de 240 322,60 pesetas, con la intención de destinar este espacio para la construcción del edificio.[2]​ En el año siguiente, concretamente el 23 de abril de 1905, se realiza el acto de colocación de la primera piedra de las obras, y para su financiación se emiten 6000 obligaciones de cien pesetas.

Cuatro años más tarde, el 9 de febrero de 1908, se celebra su inauguración. El auditorio fue destinado a conciertos de música orquestal e instrumental, así como a interpretaciones corales y a recitales de cantantes. Pero en el palacio han tenido también cabida actos culturales, políticos, obras teatrales y por supuesto las más variadas actuaciones musicales. En la actualidad sigue cumpliendo todas estas funciones, tanto en el ámbito de la música culta como en el de la música popular.

La sala presenta una excelente acústica. Muchos de los mejores intérpretes y batutas del mundo del último siglo (desde Richard Strauss hasta Daniel Barenboim, pasando por Ígor Stravinski y Arthur Rubinstein, Pau Casals y Frederic Mompou) han desfilado por este auditorio, auténtico santuario de la música de Cataluña y al tiempo sala de conciertos de referencia en el panorama artístico internacional.

En el año 1960 tuvieron lugar los denominados sucesos del Palau de la Música coincidiendo con una visita de Francisco Franco a Cataluña. Se había conseguido la autorización para interpretar el Cant de la Senyera en el palacio, con motivo de la celebración del centenario del poeta Joan Maragall, autor del poema de la letra. La prohibición gubernativa en el último momento por parte de las autoridades, hizo que el público asistente se pusiese en pie para cantar dicho himno y se lanzaran octavillas contra el dictador. Por este hecho hubo detenciones, entre ellas la del futuro presidente de la Generalidad de Cataluña, Jordi Pujol, que fue sometido a un consejo de guerra.[3]​ Hasta el año 1967 no pudo volver a ser interpretado legalmente el Cant de la Senyera.

El palacio de la Música Catalana fue declarado Monumento Nacional en 1971. Con tal motivo se realizaron amplias obras de restauración bajo la dirección de los arquitectos Joan Bassegoda y Jordi Vilardaga.

Pero es a partir de la década de los ochenta del siglo XX cuando se decide por parte del Orfeón Catalán efectuar una gran reforma del edificio y también jurídica, así se constituyó en 1983 el Consorcio del Palacio de la Música Catalana, manteniendo la propiedad el Orfeón pero interviniendo el Ayuntamiento de Barcelona, la Generalidad de Cataluña y el Ministerio de Cultura. En cuanto a las obras del edificio se encarga el proyecto a Óscar Tusquets. Estas obras duraron siete años, llevándose a cabo todo el proyecto de Tusquets que fue reconocido con el Premio FAD 1989 de Arquitectura, Reformas y Rehabilitaciones.[4]​ Lluís Domènech Girbau, arquitecto y nieto del primer arquitecto del palacio, Domènech Montaner, escribió sobre estas obras elogiándolas:

En 1990 se formó la fundación Orfeón Catalán-Palacio de la Música Catalana para los actos del centenario del Orfeón y además para conseguir recursos privados con actividades organizadas en el palacio.