El Palacio provincial es la sede de la Diputación de Palencia. Está situado en la intersección entre la calle Joaquín Costa con la calle Burgos y en este edificio se ubican los órganos de gobierno y la mayor parte de los servicios administrativos.
El diseño del palacio es obra del arquitecto palentino Jerónimo Arroyo, siendo inaugurado el 19 de octubre de 1914. Destacan las tres torres que se erigen en cada una de las esquinas del edificio, así como la fachada principal, con tres grandes puertas decoradas con arcos de medio punto, columnas corintias y pequeñas estatuas, además de su amplia balconada. La parte superior de la fachada termina con un conjunto escultórico central que representa a una pareja protegida por una figura femenina que sostiene el escudo de la provincia, y sendos pináculos a cada lado.
El palacio es de estilo plateresco. Está construido con ladrillo rojizo en el que resaltan las decoraciones realizadas en piedra blanca de forma similar a otros proyectos de Jerónimo Arroyo en la capital, como el Instituto Jorge Manrique (junto al parque del Salón, 1915) o la Sede del Consejo de Cuentas de Castilla y León (Calle Mayor, 1912).
Asimismo, en el palacio de la Diputación se aprecia la influencia de otros palacios españoles de estilo renacentista, como el Palacio de Monterrey de Salamanca.
En su interior, un amplio vestíbulo con frescos y relieves de inspiración italiana, con una gran escalinata que lleva a la primera planta, donde se distribuyen las distintas dependencias. Son muy llamativas las vidrieras y los cuadros y murales elaborados por pintores palentinos, como Eugenio Oliva, Casado del Alisal, Díaz Caneja y Asterio Mañanós. También nos encontramos con diferentes escudos entre los que se encuentra el escudo de Brañosera, el pueblo considerado como el primer ayuntamiento de España.
En la planta inferior del palacio, un patio interior en el que en los meses de verano se realizan conciertos musicales.
En 1966 se produjo un incendio en el edificio, en el que falleció el jefe de bomberos Gaspar Arroyo, el hijo mayor de Jerónimo Arroyo, y en el que se perdieron algunas obras de arte, entre ellas cuadros de Mañanós y Oliva. La restauración posterior del edifio dio lugar a su estado actual.
