La historia de la casa-palacio de La Zarzuela se remonta al año 1625 cuando el Cardenal Infante don Fernando de Austria, hermano de Felipe IV, adquirió esta posesión. Su nombre posiblemente alude a la abundancia de zarzas que se encontraban en el lugar antes de la construcción del edificio. Tras la compra de los terrenos el Cardenal Infante inmediatamente empezó la planificación de una casa de campo de nueva planta con jardines para solazarse durante los descansos de la caza. Su partida hacia los Países Bajos en 1632 motivó la cesión de la posesión a su hermano, quien la incorporó al Real Sitio de El Pardo. El edificio proyectado por Juan Gómez de Mora y levantado por Juan de Aguilar con la colaboración del aparejador Alonso Carbonell, se encontraba en 1634 sacado ya de sus cimientos y tras el interés regio fue finalizado en 1639. Felipe IV no hizo sino continuar el programa arquitectónico planteado para el infante, pues consta que lo ya realizado sirvió plenamente para la edificación tal y como puede verse en las trazas firmadas por Juan Gómez de Mora en agosto de 1634. Lo planteado por Gómez de Mora era un sobrio edificio rectangular, cubierto de tejados a dos aguas emplomados y empizarrados, al que se le añadían dos alas o galerias laterales porticadas. Dentro del conjunto era de vital importancia la presencia de un jardín italiano, con fuentes escalonadas en tres terrazas, un vivero de árboles y una huerta.
En la Zarzuela nos encontramos ante una arquitectura netamente europea en la que se conjugan las soluciones del norte de Europa con influencias de origen italiano. El tipo de material, ladrillo y cadenetas de piedra frente a las tongadas de ladrillo con verdugadas de piedra típico de la arquitectura española, los altos tejados, erizadas buhardillas y chimeneas, son de clara procedencia nórdica y presentan semejanzas bastante notables con castillos franceses, como, por ejemplo, el de Rosny. Sin embargo, las puertas y ventanas, de orden rústico, proceden de modelos serlianos, que ya vimos por ejemplo en La Fresneda (aquí); y las alas porticadas que flanquean el cuerpo de habitación es una solución que aparece en el libro del tratadista italiano Andrea Palladio y que aplicó en Villas como la Barbaro en Maser.
Así pues vemos, que cuando los soberanos tenían que proyectar casas-palacio ex novo sus inclinaciones derivaban hacia una arquitectura más europea, más amplia de miras y que no se cernía tan sólo a la tradición hispánica. No obstante la planta del edificio aparece menos ligada a los modelos internacionales y más dependiente de los esquemas de los palacios españoles campestres.
Durante el reinado de Felipe IV La Zarzuela gozó de la predilección del monarca. En este lugar se representaron con frecuencia comedias y espectáculos musicales, lo que llevará a que el sitio de nombre a un género lírico. Sin embargo con la muerte del Rey Planeta, La Zarzuela se ve abandonada por la corte y entra en un estado de degradación progresiva. Así a finales del siglo XVII Madame D’Aulnoy la describe como “un sitio real menos bello que el Pardo, y tan abandonado, que no se encuentra en él nada recomendable más que las aguas”. Durante los siglos XVIII y XIX será raramente utilizado como pabellón de caza, no obstante el edificio sufrió algunas transfromaciones. Así la cubierta original fue sustituida por otra de teja en el curso del XVIII y en el siglo XIX, probablemente en época de Fernando VII, el aspecto exterior del palacete se cambió para ser más neoclásico. Se recubrieron los paños de ladrillo con enfoscado de tono claro y se sustituyeron los ornatos de columnas dóricas por un guardapolvo viñolesco o se remodelaron los cuerpos auxiliares, eliminando los pórticos toscanos y uniendo el edificio principal a los subsidiarios mediante arcos rebajados.
Durante la Guerra Civil española el edificio se destruyó casi en su totalidad. Tan sólo quedó parte de la fachada y los aterrazamientos de los jardines. En 1958 el arquitecto Diego Méndez reconstruyó el palacete para convertirlo en residencia oficial de Su Alteza el Príncipe Don Juan Carlos y desde entonces ha sido la residencia de la Familia Real española. Méndez conservó la caja primitiva y el muro porticado e intento recrear los jardines aterrazados diseñados en el siglo XVII. No obstante, la adición de toda una serie de edificios anexos para cubrir las necesidades de la Casa Real ha cambiado radicalmente el aspecto de todo el conjunto, con lo que del antiguo palacete de Felipe IV permanece tan sólo ya el nombre.