Palasset var det største byggeprosjektet Henrik VIII satte igang. Det ble påbegynt 22. april 1538, et halvt år etter at prins Edward var født. Det skulle være en feiring av Huset Tudors makt, i rivalisering med Frans I av Frankrikes Château de Chambord. Mens de fleste av Henriks palasser var ombyggingsprosjekter av eldre bygninger, valgte han å starte fra bunnen av med Nonsuch Palace. Beliggenheten var bestemt av at det var i nærheten av et av hans viktigste jaktområder. Det tok ni år å bygge, og kostet 24 000 pund. Palasset var sentralt i innføringen av renessansearkitektur i England.