En principio fue construido para albergar una comunidad de frailes agustinos. Su autoría se debe a Francisco de Montalbán, siguiendo el diseño de Juan de Valencia y Fernando de Mora. En 1845 el arquitecto Álvarez Bouquel realiza las primeras reformas en el edificio y levanta la neoclásica fachada, estructurada en un cuerpo al que se adosan cuatro pilastras.

En el siglo XVI, María de Córdoba y Aragón decidió instalar en este lugar un Colegio y una comunidad de frailes agustinos. Juan de Valencia y Fernando de Mora serán los encargados de los diseños mientras que Fernando de Montalbán será el maestro de obras. El primitivo edificio se fecha en 1581 y en su decoración participó, entre otros maestros, El Greco.

La constitución de las Cortes de Cádiz en 1812 y su traslado a Madrid hizo necesaria la búsqueda de un edificio donde celebrar las sesiones, habilitándose la iglesia del Colegio de doña María de Aragón. Cuando en 1834 se instaure en España el sistema parlamentario, la Cámara Alta volvió a reunirse en este lugar que desde ese momento ha sido la sede del Senado.

En 1845 el arquitecto Álvarez Bouquel realiza las primeras reformas en el edificio y levanta la neoclásica fachada, estructurada en un cuerpo al que se adosan cuatro pilastras. En el interior también se realizaron importantes reformas para adecuar el antiguo convento a su uso parlamentario, destacando la Biblioteca -levantada en uno de los patios del convento por el arquitecto Emilio Rodríguez Ayuso, en estilo neogótico, inspirándose su decoración en la fachada del Parlamento británico en Londres, empleando el hierro para su construcción- y la Sala de Sesiones, antigua iglesia del convento modificada por Isidro González Velázquez en 1820, disponiendo los bancos de los senadores enfrentados, al estilo inglés.

Desde los primeros años del siglo XIX, y debido a su cercanía al palacio, este antiguo colegio agustino se ha convertido en uno de los edificios con mayor significado político de la ciudad.

La primera función parlamentaria del colegio se remonta al 2 de mayo de 1814, cuando la iglesia del colegio fue transformada en Salón de Sesiones de las Cortes unicamerales que regulaba la Constitución de Cádiz, y que hasta entonces estuvieron situadas en el teatro de los Caños del Peral.

Poco duró este primer uso parlamentario, puesto que sólo dos días después, el 4 de mayo, Fernando VII abolió el régimen constitucional, con lo que el edificio fue devuelto a los agustinos. El mismo proceso se repitió durante el Trienio Liberal; así, cuando en 1820 se restaura la constitución, el colegio fue otra vez dedicado a Salón de Cortes hasta que con la reacción absolutista de 1823 pasó de nuevo a los agustinos.

Tras la muerte de Fernando VII se produjo la instauración definitiva del nuevo sistema político constitucional y el edificio pasó definitivamente a la propiedad del Estado. Así, las primeras medidas desamortizadoras decretadas en 1835 van a posibilitar que desde ese mismo año el edificio pasara a albergar el Palacio del Senado, entonces llamado Estamento de Próceres, trasladándose desde su sede provisional en el Casón del Buen Retiro.

Desde 1931 y hasta 1977 diversos acontecimientos políticos provocaron que el edificio fuera dedicado a otras funciones. Así, el régimen republicano suprimió el Senado, y durante el franquismo el edificio pasó a albergar el Consejo Nacional del Movimiento, hasta que con el regreso de la democracia volvió otra vez a albergar el Palacio del Senado.

En cuanto al edificio, poco queda ya del antiguo colegio, puesto que ha sido objeto de numerosas reformas; en 1820, el arquitecto Isidro González Velázquez transformó la planta de la iglesia en salón de sesiones y reformó el interior con trazas neoclásicas. Entre 1844 y 1850, Aníbal Álvarez Bouquel realizó una reforma completa del interior, además de realizar una nueva fachada de estilo neoclásico. En 1882 fue de nuevo reformado por Emilio Rodríguez Ayuso, quien eliminó del edificio todos aquellos elementos que recordaban un anterior uso religioso y construyó una magnífica biblioteca y sala de lecturas.

Después de la Guerra civil, fue reformado varias veces por Manuel Ambrós Escanellas, destacando sobre todo la realizada en 1969 cuando se levantó una nueva planta dedicada a oficinas.

Este primitivo edificio resultaba insuficiente para atender las actividades parlamentarias por lo que se consideró una ampliación en 1987, finalizándose las obras cuatro años después. El nuevo edificio cuenta con tres espacios: el cuerpo central destinado a despachos; el cuerpo del nuevo Salón de Sesiones; y un tercer cuerpo que sirve de nexo de unión. El nuevo edificio, que fue realizado por el arquitecto Salvador Gayarre, fue inaugurado por el rey Juan Carlos I en 1991.

El Senado es uno de los pilares de la democracia en España, ya que es la Cámara Alta órgano del poder legislativo que representa a los ciudadanos, de las Cortes Generales (formada por la Camara Alta y la Cámara Baja que corresponde al Parlamento Español), que representan a todos los españoles, que ejercen el voto en los sufragios.

El Senado, sólo se puede visitar los primeros días de diciembre, coincidiendo en fecha con la celebración de la Constitución Española.