Palác stojí na místě bývalého kláštera sv. Isabely (1680), který zanikl roku 1860, a Národního divadla z 19. století. V souvislosti s připravovanými oslavami stého výročí nezávislosti Mexika byla budova Národního divadla zbourána a měla být do roku 1910 nahrazena novou velkolepější stavbou. Stavba Gran Teatro de Ópera, podle projektu italského architekta Adama Boariho, začala 2. srpna roku 1904 a měla být hotova během čtyř let. Stavba se setkala s nečekanými technickými problémy – byla založena na jílovitém podloží a mezi lety 1907–1921 sedla o 1,80 m a dnes se nachází čtyři metry pod úrovní okolí (původně se po schodišti do budovy stoupalo vzhůru, později se do budovy naopak muselo scházet). V důsledku ekonomického úpadku Mexika, politické nestability a Mexické revoluce (1910) se stavba roku 1916 zastavila a Boari opustil Mexiko. Výstavba paláce byla krátce obnovena roku 1919 a roku 1928 a nakonec se protáhla na 30 let. Dokončil ji až v letech 1932–1934, za vlády Plutarco Elíase Callese, mexický architekt Federico Ernesto Mariscal Piña, který změnil původní plány Boariho na výzdobu interiérů. Po založení "Instituto Nacional de Bellas Artes" se roku 1946 palác stal sídlem této instituce. Od roku 1910 byla v jeho sousedství "Pergola" v centrálním parku La Alameda, postavená pro výstavy obrazů zahraničních umělců a v roce 1973 zbořená.