Fue Carlos III "el Noble" quién, en el siglo XV, comenzó la ampliación del anterior castillo, dando lugar al Palacio de los Reyes de Navarra. Aunque casi todos lo llaman "castillo", lo correcto es referirse a él como "palacio", ya que se trata de una construcción con carácter cortesano, donde los aspectos residenciales prevalecieron sobre los militares (defensa).

Uno de sus principales encantos es el aparente desorden de su diseño. Esto se debe a que su construcción nunca se afrontó como un proyecto "de conjunto", debiéndose el resultado final a las continuas obras de ampliación y reforma que se sucedieron durante siglos, aunque la mayor parte de las obras se realizaron entre finales del siglo XIV y principios del XV. El entonces rey de Navarra, Carlos III, decidió convertir el palacio existente en sede real permanente y dotarla de todo el ornamento propio de estas.

El conjunto formado por sus estancias, jardines y fosos, rodeados por las altas murallas y rematados por las numerosas torres, le confieren una espectacular y mágica silueta. En su época, llegó a ser considerado como uno de los más bellos de Europa. En él podremos diferenciar claramente dos conjuntos: el Palacio Viejo, convertido en Parador Nacional de Turismo, y el Palacio Nuevo. Ambos están separados por "tierra de nadie", un solar donde se levantaba anteriormente el Palacio de la Reina.[1]​

Tras la invasión de Navarra en 1512 por parte de la Corona de Castilla y la de Aragón, comenzó el deterioro del palacio, ya que solo fue utilizado por los virreyes como residencia esporádica. El estado de abandono en el que quedó inmerso el palacio hizo que éste fuera deteriorándose progresivamente. Este proceso culminó con el incendio ordenado por el guerrillero Espoz y Mina durante la Guerra de la Independencia Española (1813), ante el temor de que en él se fortificaran las tropas francesas de Napoleón.

El estado actual del edificio es fruto de una restauración tras convocatoria de un concurso en 1923 por parte de la Diputación Foral de Navarra que ganaron los arquitectos José y Javier Yárnoz y que se iniciaron en 1937. Todavía ésta no ha concluido ya que esta compleja labor trata de recuperar la estructura original del palacio, distinguiendo entre lo que se corresponde con el edificio original, y lo que se debe a su restauración. Sin embargo, la riquísima decoración interior que revestía sus muros se ha perdido para siempre, al igual que los jardines exteriores que lo rodeaban.

Fue declarado Monumento Nacional (conjuntamente con la iglesia de Santa María) el 17 de enero de 1925.[2]​