Seit der Römerzeit wurde der zerklüftete Felsen, der die Stadt Segovia überragt, für die Gründung einer Festung genutzt, da seine Lage für die militärische Verteidigung geeignet war. Die berberischen Almoraviden errichteten dort im frühen Mittelalter eine hölzerne Festung, die erstmals 1122 dokumentiert wurde, kurz nachdem König Alfons VI. von Léon und Kastilien Segovia zurückerobert hatte. Heute sind diese frühen Strukturen fast verschwunden, und der Felsen wird von einer hoch aufragenden Burg gekrönt.
Mit der Rückeroberung der Stadt durch die Christen wurde der Alcázar („Burg“) zu einer der beliebtesten Residenzen der spanischen Könige. Nach und nach formten weitere Bau- und Renovierungsarbeiten die Festung zu dem wunderschönen Palast. Im 17. Jahrhundert wurde der königliche Hof nach Madrid verlegt und der Alcázar diente als Staatsgefängnis, bis hier 1762 von Karl III. die Königliche Artillerieschule gegründet wurde. Die meisten Dächer der Adelsquartiere wurden 1862 durch einen Brand zerstört, aber dank der Stiche von José María Avrial aus dem Jahr 1839 wurden sie in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt.
Der Alcázar de Segovia wurde als Drehort in mehreren Filmen wie Orson Welles‘ Chimes at Midnight (1965) und dem Artus-Musical Camelot (1967) verwendet, aber seine markanteste Bedeutung in der Populärkultur ist aus anderen Gründen bekannt. Im Disney-Film Schneewittchen und die sieben Zwerge aus dem Jahr 1937 wurde das Schloss der bösen Königin dem Alcázar de Segovia nachempfunden, dessen architektonische Gestaltung und Lage auf einem Hügel dem Original entspricht. Später ließ sich Disney erneut vom Alcázar inspirieren, um das Aschenputtel-Schloss zu entwerfen, das symbolische Märchenschloss von Walt Disney World und Tokyo Disneyland.
Heute ist der Alcázar de Segovia ein Museum, das die mittelalterliche Geschichte des Bauwerks erzählt, und beherbergt ein Militärarchiv.