W połowie XIX wieku królowa Hiszpanii Izabela II zaczęła odwiedzać San Sebastián w celu zażywania kąpieli w morzu. Z kolei królowa Maria Krystyna Austriacka, żona Alfonsa XII, przeniosła letnią siedzibę dworu do San Sebastián. Częste pobyty rodziny królewskiej w mieście spowodowały konieczność wybudowania odpowiedniej rezydencji[1]. Plan nowego pałacu sporządził w 1888 roku angielski architekt Selden Wornum[2]. Jako miejsce na budowę wybrano posiadłość nad zatoką La Concha, którą królowa odkupiła od hrabiego Moriany. Budowa pałacu została ukończona w 1893 roku[2]. W 1920 roku dobudowano nowy budynek Pabellón del Príncipe (Pawilon Księcia). Po śmierci Marii Krystyny w 1929 roku pałac odziedziczył jej syn król Hiszpanii Alfons XIII. W 1931 roku w czasach II Republiki Hiszpańskiej posiadłość została skonfiskowana przez rząd, a w sierpniu 1933 roku przeszła w ręce Rady Miasta San Sebastián pod warunkiem, że będzie służyła jako letnia rezydencja Prezydenta Republiki oraz że część obiektów zostanie wykorzystana na cele edukacyjne i kulturalne[1].

W czasie rządów frankistowskich pałac powrócił w ręce dzieci Alfonsa XIII. Współwłasność majątku została zniesiona w 1958 roku, pałac i jego najbliższe otoczenie przypadło Don Juanowi. Pozostała część posiadłości przyznana rodzeństwu Don Juana została podzielona na dwie działki o powierzchni 10 000 i 37 000 metrów kwadratowych i sprzedana w 1963 roku. Od 1972 roku pałac stał się własnością miasta San Sebastián[1].

Obecnie ogrody pałacowe są otwarte dla zwiedzających w ustalonych godzinach. W Pałacu Miramar odbywają się letnie kursy Uniwersytetu Kraju Basków[3]. Do 2016 roku w pałacu mieściła się Musikene (wyższa szkoła muzyczna Kraju Basków).