Le roi Jacques II de Mallorque ordena la construction du palais au début du XIVème siècle, afin que son fils puisse soulager son asthme. On pense qu'il le construisit sur le vieux alcazar qu´occupait le gouverneur arabe (vali moro : Mussa ou Muça), d'où proviendrait le nom de Valldemossa. Ce fut l'une des résidences secondaires de la dynastie mallorquine. Le fauconnier du Palais ainsi que le chemin qui le reliait à la maison royale du Teix nous démontre à tel point la chasse était l'activité principale. Nous connaissons les séjours de Jacques II, Sancho I, Jacques III, Jean I, documents attestants les travaux de maintenances effectués: Paiement à Bernat Tarrago, menuisier, architecte de Monseigneur Roi de Mallorque… la réparation des galeries de la chambre “de la Reine” dans le palais royal de Valldemossa, en danger de s´écrouler.

Le palais était distribué autour d'une cour. Au nord, la salle royale, décorée avec des bas reliefs de cerfs, communiquait avec le rez-de-chaussée d'une tour où le roi avait sa chambre. Au sud, une grande cuisine et une réserve. On entrait par un portail de pierres; un escalier en colimaçon menait au premier étage. A l´ouest, les appartements de la reine et à l´est quelques annexes. Les édifices étaient décorés de porches voutés en ogive.

En 1835 se produit la séparation définitive ainsi que l’évacuation des chartreux qui se sont vu obligés d’abandonner le monastère. Celui-ci, devenant privé, explique ainsi la décoration actuelle, typique majorquine, résultat du changement et de l’amménagement en usage résidential.
Depuis, de nombreux hôtes ont contribué tout au long de ces années à enrichir son histoire: Rubén Darío, Azorín, Unamuno, Santiago Rossinyol, Eugeni d’Ors…