La construction du palais dans son premier état ordonnée en 1902 par Gaston Doumergue, à l'époque ministre des Colonies, visait à loger dans la capitale le gouverneur général de l'Afrique-Occidentale française (AOF) qui résidait alors à Saint-Louis. L'architecte en est Henri Deglane.

Après cinq années de travaux, ce bâtiment de facture néoclassique surmonté d'une tour inspirée du Trocadéro de Paris, est inauguré le 28 juin 1907 comme palais du Gouvernement général.

Le Gouverneur général alors en fonction, Ernest Roume, est le premier à y demeurer. Il a pour tâche de transférer le siège du Gouvernement général de l'AOF de Saint-Louis à Dakar et mettre en place les structures administratives centrales de ce vaste ensemble territorial.

Les gouverneurs généraux puis les hauts commissaires s'y succèdent. L'évolution du style engendre au cours du temps une série de réfections qui confèrent au palais sa forme actuelle, aux lignes sobres et monumentales.

Entre temps, le bâtiment fut modernisé par le Haut commissaire Paul Bechard, locataire des lieux de 1947 à 1951. Et c'est sous sa nouvelle configuration que l'occupa pour la première fois le premier Président de la République du Sénégal, Léopold Sédar Senghor. Il intégra les locaux le 5 septembre 1960.

Depuis l'indépendance du Sénégal, le Palais de la République est la résidence du chef de l'État, occupé à ce titre par les présidents Léopold Sédar Senghor de 1960 à 1980, Abdou Diouf de 1980 à 2000, Abdoulaye Wade de 2000 à 2012 et Macky Sall depuis 2012.