En 1576, Fabio Nelli de Espinosa, banquier de Valladolid et fils du riche banquier de Sienne Alfonso Nelli, fait construire ce palais. Le bâtiment se présente comme le symbole du pouvoir, de la richesse et de la culture de son propriétaire en accord avec l’idée de la Renaissance de demeurer dans l’Histoire. Le résultat est un bel exemple de l’architecture classiciste de Valladolid.

Juan González de la Lastra réalisa les plans en 1576. La façade, œuvre de Pedro de Pedro de Mazuecos en 1595, contient des motifs plateresques et introduit des éléments d’inspiration italienne : façade symétrique avec deux tours et accès au centre en ligne avec l’entrée à la cour. Les prétentions du riche banquier se reflètent dans l’arc de triomphe roman de la façade, symbole de pouvoir, et dans les motifs qui représentent la richesse de sa lignée (anges victorieux, paniers de fruits, le dieu du vin Baco ou un masque de style italien). Sur la façade fut gravée l’inscription énigmatique « soli deo honor et gloria » (Seulement à Dieu honneur et gloire).

Postérieurement, le blason du Marquis de la Vega, propriétaire du palais et petit-fils de Fabio Nelli, fut ajouté.

L’escalier fut dessiné par Pedro de la Maza. Pendant sa réalisation, les artistes expérimentèrent les nouveaux principes architectoniques conduisant au classicisme, mis en relief dans la cour intérieure, dans les colonnes sur trois de ses côtés, dans l’escalier principal et dans la façade encadrée par deux donjons.

En 1967, le bâtiment fut restauré pour y conserver les collections d’Archéologie et des Beaux Arts du Musée Archéologique Régional, aujourd’hui Musée de Valladolid.