Además de ser la residencia oficial, fue también la residencia habitual de los reyes hasta 1931. El actual rey de España, celebra en él recepciones y actos oficiales y las grandes ceremonias de Estado, ya que la residencia privada de la familia real se encuentra en el palacio de la Zarzuela, donde los actuales monarcas se instalaron tras su matrimonio en 1962, renunciando el rey Juan Carlos I a residir en el Palacio Real.
El último monarca que vivió en palacio de manera habitual fue Alfonso XIII, hasta 1931, aunque Manuel Azaña, presidente de la Segunda República, época durante la que fue conocido como Palacio Nacional, también residió allí, siendo por tanto el último jefe de Estado que lo hizo. Todavía hay una sala, al lado de la real capilla, que se conoce como el "Despacho de Azaña". Las habitaciones privadas utilizadas por Alfonso XIII, en la denominada ala de San Gil, están en proceso de restauración. Actualmente el palacio es gestionado por el organismo Patrimonio Nacional, que administra los bienes del Estado al servicio del rey y de la familia real, y es dependiente del ministerio de la Presidencia. El interior del Palacio destaca por su riqueza artística, tanto en lo que se refiere al uso de todo tipo materiales nobles en su construcción como a la ubicación en sus salones de colecciones de pintura de artistas como El Greco, Rubens, Caravaggio, Velázquez, Tiepolo, Mengs o Goya. Otras colecciones reales de gran importancia histórica y artística se mantienen también en el edificio, como las de la Armería Real o las de tapices, porcelanas, relojes y mobiliario.