Die feierliche Eröffnung der Halle erfolgte am 25. Februar 1960, an den Schauwettkämpfen nahmen unter anderem die spanischen Radstars Federico Bahamontes, Guillermo Timoner, Miguel Poblet und Antonio Suárez teil. Je nach Art der Veranstaltung variierte das Fassungsvermögen des Palacio de Deportes von 10.000 bis 15.000 Zusehern. Im April 1985 ging die Halle in den Besitz der wenige Jahre zuvor neugegründeten Autonomen Gemeinschaft Madrid über und wurde umfassend renoviert. Während jener Zeit diente die Sportstätte als Heimstadion für die Basketballvereine Real Madrid Baloncesto und CB Estudiantes, auch diverse andere Großereignisse wie die Basketball-Weltmeisterschaft 1986 oder die Leichtathletik-Halleneuropameisterschaften 1986 fanden im Palacio de Deportes statt.