Budowę Pałacu Królewskiego (Palazzo Reale) zleciła po 1645 roku regentka Sabaudii, Krystyna Maria Bourbon. Wcześniej na jego miejscu stał pałac biskupi. Budowla została zaprojektowana przez nieznanego architekta, ale pierwszy projekt prawdopodobnie wykonał Amadeo di Castellamonte, autor fasady. W 1663 roku, z okazji ślubu Karola Emanuela II z Franciszką Magdaleną Orleańską ukończono korpus główny pałacu oraz jego fasadę. W 1694 roku ukończono budowę kaplicy Świętego Całunu, zaprojektowanej w 1668 roku przez Guarina Guariniego jako element łączący od strony zachodniej pałac królewski z katedrą św. Jana Chrzciciela. W 1720 roku z okazji ślubu Karola Emanuela III z Anną Wittelsbach, Filippo Juvara zaprojektował ogromne schody zwane „scala delle forbici” („schody nożyczek”), łączące pierwsze i drugie piętro.Budowę pałacu ukończono w 1800 roku.

W XIX wieku król Karol Albert zlecił architektowi Palagio Palagiemu przebudowę rezydencji w stylu neoklasycystycznym. W 1946 roku Pałac Królewski został przejęty przez państwo włoskie i przeznaczony na muzeum dynastii sabaudzkiej.

Obecnie jest to czteroskrzydłowa budowla z wewnętrznym dziedzińcem. Na pierwsze piętro pałacu prowadzą monumentalne schody Domenico Ferriego z lat 1864–1865), ozdobione XVIII-wiecznymi malowidłami i rzeźbami. Ogromną Salę Szwajcarów (Salone degli Svizzeri) zdobi fryz braci Antonio i Gian Francesco Fea, przedstawiający legendarnych przodków dynastii sabaudzkiej oraz wielki obraz „Emanuel Filibert w bitwie pod San Quintino”, namalowany w 1557) roku przez Palma di Giovane; znajduje się tu też Galeria Świętego Całunu z przejściem do kaplicy, Galleria delle Battaglie, słynne schody z nożyczkami Filippo Juvary oraz przejście do kolejnych, reprezentacyjnych pomieszczeń. Pierwszym z nich jest pokój z kirasjerów (sala dei corazzieri) ozdobiony dwoma gobelinami z końca XVII wieku, następnie sala Piechurów i Cnót (sala degli Staffieri o delle Virtù), przedstawionych na fryzie i obrazie pędzla Charles’a Dauphina, ściany pomieszczenia zdobią gobeliny. Salę paziów lub zwycięstw (sala dei Paggi o delle Vittorie) zdobią XVII-wieczne dekoracje. Majestatyczną salę tronową (sala del Trono) zdobią złote nacięcia z różnych epok. Kolejne pomieszczenia: pokój Audiencji (sala delle Udienze) i pokój Rady (sala del Consiglio) zachowały swe XVI-wieczne stropy. Gabinet chiński (Gabinetto Cinese) jest pokryty oryginalnymi jeziorami według projektu Juvary oraz freskiem Claudio Francesco Beaumonta. Sypialnię Karola Alberta zdobi obraz Defendente Ferrari oraz ozdobny klęcznik Karola Alberta. W sali śniadaniowej (sala della Colazione) uwagę zwraca ozdobna przesłona kominkowa, którą wykonał Giuseppe Maria Bonzanigo. Galeria Daniela (Galleria del Daniel), zamykająca wschodnie skrzydło pałacu, została ukończona w czasach Wiktora Amadeusza II. Dalej następują pokoje królowej: sypialnia, pokój do pracy, pokój do toalety, pokój służby i kaplica prywatna, wszystkie bogato zdobione. Z prywatnego gabinetu z miniatur (Gabinetto delle miniature), nazwanego tak z powodu znajdującej się w nim kolekcji miniaturowych portretów dynastii sabaudzkiej (z XVII i XIX wieku) droga wiedzie do jadalni (Sala da pranzo), ozdobionej turyńskimi gobelinami i dalej, do XVII-wiecznego pokoju kawy (Sala del caffé) oraz do wytwornej alkowy (Camera dell’alcova), w której znajduje się część kolekcji japońskich i chińskich wazonów Karola Alberta. Ostatnie pokoje to sala tronowa królowej (sala del trono della Regina), z marmurowymi owalami (1739) i malowidłem Triumf Gracji na sklepieniu, oraz sala balowa (Sala da ballo), z kolumnami z białego marmuru. Na drugim piętrze znajdują się pozostałe apartamenty z książąt Sabaudii i książąt Aosty, z dekoracjami i meblami z XVII i XIX wieku. Do zachodniego skrzydła przylega katedra, a za skrzydłem północnym i wschodnim rozciągają się królewskie ogrody, ograniczone od zachodu piątym skrzydłem.

Pałac znajduje się na Piazza Castello.