Le palais a été construit au XIXe siècle et formait une partie du manoir d’Ebury (aussi appelé Eia). Les sols marécageux étaient alimentés en eau par la rivière Tyburn, qui coule toujours sous la cour et l’aile sud du palais. Là où la rivière pouvait être passée à gué, « Cow Ford », le village d’Eye Cross s’établit. La propriété du site changea de mains un certain nombre de fois, revenant à Édouard le Confesseur et sa femme la Reine Edith, et après la conquête par les Normands à Geoffrey de Mandeville, par l’intermédiaire de Guillaume le Conquérant. De Mandeville la légua aux moines de l’abbaye de Westminster.
En 1531, le roi Henri VIII acquit l’hôpital de St James au Collège d’Eton (plus tard le Palais de St James) et reçut le manoir d’Ebury de la part de l’abbaye de Westminster en 1536. À la suite de ces transferts, le site de Buckingham revint dans le domaine royal pour la première fois depuis que Guillaume le Conquérant l’eut donné, presque 500 ans auparavant.
Plusieurs propriétaires louèrent le domaine, cependant la propriété foncière fut l’objet d’une grande spéculation au cours du XVIIe siècle. Le vieux village d’Eye Cross avait alors disparu depuis longtemps, ne laissant que des ruines. Le roi Jacques Ier vendit une partie de la propriété foncière car il avait besoin d’argent, mais retint l'autre part afin d'y créer un jardin de mûriers d’un hectare, destiné à produire de la soie (ce jardin se trouve actuellement au coin nord-ouest du palais). Clement Walker, dans son Anarchia Anglicana (1649), parle de « nouvelles Sodomes et Capharnaüms au jardin de mûriers à Saint James », suggérant qu’il se soit devenu un lieu de débauche.
Finalement à la fin du XVIIe siècle, la propriété foncière revint à Sir Hugh Audley par héritage de Mary Davies.
Il est probable que la première maison érigée sur le site était celle d’un certain Sir William Blake, en 1624 environ. Le propriétaire suivant était Lord Goring, qui agrandit la maison de Blake à partir de 1633, ainsi qu’une grande partie des jardins d’aujourd’hui, connus à l’époque sous le nom des grands jardins de Goring. Il n’obtint cependant pas la propriété foncière des jardins de mûriers. À l’insu de Goring, le document attestant sa propriété « ne reçut pas le sceau royal avant que le roi Charles 1er n’ait fui Londres, ce qui était nécessaire pour exécution légale ». Ce fut cette omission capitale qui permit à la famille royale Britannique de regagner la propriété foncière de Buckingham sous le règne de George III. Dépensier, Goring ne paya pas tous ses loyers : Henry Bennet, 1er Comte d’Arlington, obtint et occupa le manoir, connu sous le nom de Goring House, jusqu’à ce qu’il brûle en 1674. Arlington House fut érigée sur le site (l’aile sud du palais actuel) l’année suivante, et la propriété foncière fut venue en 1702.
La maison qui forme le cœur architectural du palais a été construite pour le premier Duc de Buckingham et Normanby en 1703 sur les plans de William Winde. Le style retenu fut un imposant bloc central de trois étages, avec deux ailes plus petites réservées au service.
Buckingham House fut finalement vendue en 1762 par le descendant de Buckingham, Sir Charles Sheffield, au roi George III pour 21 000 livres. Comme son grand-père George II, George III refusa de vendre les jardins de mûriers, si bien que Sheffield ne put pas acquérir la totalité de la propriété. À l’origine, la maison devait servir de lieu de retrait privé pour la famille royale, et particulièrement pour la reine Charlotte. Le palais St James demeura la résidence royale ainsi que le lieu de cérémonie officielles. De nos jours encore, les ambassadeurs étrangers sont accueillis à la Cour de St James, bien que les représentants des États et leur personnel soient présentés à Buckingham Palace lors de leur nomination.
La reine Charlotte mourut en 1818, George III en 1820. Le roi dépensier George IV, décida d’élargir Buckingham House pour l’utiliser conjointement avec le Palais St James tout comme son père. En 1826 toutefois, il avait décidé de faire du manoir un palais royal totalement aménagé. Il engagea John Nash pour réaliser les travaux. Le palais qui s’éleva forma les trois côtés d’une cour d’honneur ouverte, l’ancien manoir de Buckingham servant de corps de logis. L’édifice fut construit en pierre de Bath, avec des détails raffinés de style néoclassique français. C’est approximativement le palais d’aujourd’hui, sans la façade est (face au Mall) qui forme aujourd’hui un quadrilatère. À l’ancien emplacement de la façade est, entre les deux ailes adjacentes, existait une arche de triomphe en marbre de Racaccione, sur le modèle de l’Arc de Constantin à Rome. Cette arche, dont l’érection coûta 34 450 livres, servit d’entrée officielle. George IV voulait la couronner d’une statue équestre de lui-même, mais il mourut avant qu’elle ne soit terminée. Lorsque le parlement paya la statue (à contrecœur), les députés décidèrent de la déplacer à Hyde Park, où elle se trouve encore. Les intérieurs du palais devaient être d’une splendeur inégalée. George IV était conseillé sur ce plan par sir Charles Long, qui recommandait l’usage intensif de stuc de couleurs vives et de lapis bleus et roses, avec des caissons en plâtre sculpté aux plafonds. George IV mourut en 1830, et les suites colorées et dorées ne furent terminées que pendant le règne de Guillaume IV.
À la mort de George IV, les coûts faramineux du palais encore en travaux suscitaient la polémique au Parlement et dans la presse. Guillaume IV renvoya l’architecte Nash et employa Edward Blore, qui adhérait mieux aux goûts plus sobres du nouveau roi. Architecte moins idéaliste mais plus entreprenant que Nash, Blore garda les contributions de Nash et termina le palais dans la même lignée, quoique plus massif et moins pittoresque. Le coût final pour la nation Britannique de la reconstruction de Buckingham excéda 719 000 livres.
Bien que Guillaume IV et la Reine Adélaïde donnèrent des réceptions et reçurent la cour dans les suites royales, ils ne vécurent jamais dans le palais, préférant rester à Clarence House, le manoir plus modeste qu’ils firent construire avant leur succession. De plus, lorsque le palais de Westminster brûla en 1834, le roi offrit le palais encore inachevé à la nation en remplacement du siège du gouvernement. L’offre fut déclinée et l’ancien Palais de Westminster reconstruit.
La plupart des petits salons de réception, qui sont restés en l’état, furent meublés pendant le règne de Guillaume IV dans le style Régence chinoise, utilisant des cheminées, décorations et mobilier provenant des palais de George IV, du Pavillon Royal à Brighton et de Carlton House.
À l’arrière du palais se trouve le grand jardin ressemblant à un parc, qui se trouve être le plus grand jardin privé de Londres. Le paysage est l’œuvre de Capability Brown mais le jardin fut redessiné à l’époque de la reconstruction du palais par William Townsend Aiton de Kew Gardens et John Nash. Le grand lac artificiel fut terminé en 1828 et son eau provient du lac Serpentine à Hyde Park.
Tout comme le palais, les jardins de Buckingham Palace comportent de nombreuses œuvres d’art. La plus notable est le Vase de Waterloo, une grande urne commandée par Napoléon Ier pour commémorer ses victoires à venir, et qui en 1815 a été présentée inachevée au Prince Régent par Ferdinand III de Toscane. Le roi fit terminer le vase par le sculpteur Richard Westmacott, voulant en faire la pièce maîtresse de la nouvelle chambre de Waterloo au château de Windsor. Mais mesurant près de 4,50 mètres et pesant 15 tonnes, aucun plancher ne pouvait supporter ce poids, et l’œuvre fut donc présentée à la National Gallery. La National Gallery rendit finalement ce cadeau empoisonné au souverain en 1906. Édouard VII résolut le problème en plaçant le vase dans le jardin où il demeure aujourd’hui encore. Dans les jardins se trouve aussi un petit pavillon attribué à William Kent, construit aux environs de 1740.
En juin 2002 la reine ouvrit les portes des jardins au public pour la première fois pendant son règne. Dans le cadre du week-end de son jubilé d’or, des milliers de Britanniques ont été invités à se procurer des tickets pour le concert « Party at the Palace » où le guitariste de Queen Brian May joua le God Save the Queen sur un solo de guitare, sur le toit du palais. Le concert pop fut précédé la veille d’un concert de musique classique « Prom at the Palace ». Pendant les célébrations du 80e anniversaire de la reine en 2006, le jardin fut le théâtre d’une fête, « Children’s Party at the Palace », organisée pour 2 000 enfants.
Les écuries royales, jouxtant le palais, furent également construites sur les plans de Nash, où se trouvent les attelages royaux, notamment le carrosse royal. Ce carrosse doré de style rococo a été créé par sir William Chambers en 1760 et comporte des panneaux peints par G. B. Cipriani. Il fut utilisé pour la première fois lors de l’inauguration officielle du Parlement par George III en 1762 et est utilisé par le souverain uniquement lors de sacres ou lors de jubilés. Les chevaux sollicités pour les processions royales à Londres vivent également dans ces écuries.