El emperador Carlos V tenía necesidad de un lugar nuevo para descansar y que reuniese todas las comodidades de la época ya que el Alcázar, que era su residencia de verano, no cubría sus necesidades. Cuando viajó a Granada y vio la Alhambra se sintió atraído por el lugar y decidió construir su palacio, entre otras cosas para poder disfrutar de sus maravillas.
El encargado de la obra fue Pedro Machuca, y se comienza la construcción en el año 1527 de estilo renacentista. La construcción pasó por varias etapas, falta de fondos, sublevaciones que pararon las obras hasta que finalmente las obras se paralizaron totalmente en 1637, y nunca fue terminado, ya que su hijo, Felipe II, se centró en la construcción del Escorial. Actualmente el Palacio de Carlos V es la sede del Museo de la Alhambra (sobre cultura y parte hispanomusulmán) y del Museo de Bellas Artes.