Foi edificado no séc. XVIII, a mando do fidalgo vimaranense Tadeu Luís António Lopes de Carvalho de Fonseca e Camões e foi aqui que tiveram lugar os festejos comemorativos da aclamação ao rei D. José I, em 1750.

O primeiro Conde de Arrochela adquire o Palácio e, em 1853 ficou aqui hospedada a Rainha D. Maria II a qual, por decreto de 23 de Junho desse mesmo ano, determinou a elevação da vila de Guimarães a cidade.

Em 1884, o Palácio Vila Flor acolheu a “I Exposição Industrial e Comercial de Guimarães”. Esta exposição foi um assinalável acontecimento e uma demonstração de vitalidade económica da cidade, altura em que Guimarães começa a construir o seu futuro.

No início do séc. XX o edifício foi adquirido pela família Jordão, de Guimarães, a qual completou a construção da ala norte do Palácio.
Em 1976, o Palácio já revelava algum estado de degradação, e foi nessa altura adquirido pela Câmara Municipal de Guimarães, para ali se instalar o primeiro Polo de Guimarães da Faculdade de Engenharia da Universidade do Minho.
Entretanto, a Universidade do Minho inaugura o novo edifício do Polo Universitário em Guimarães no Campus de Azurém e o Palácio ficou, temporariamente encerrado.

Na primeira década de 2000, a Câmara Municipal de Guimarães decide restaurar completamente o Palácio Vila Flor e os jardins e contemplar no novo projeto um Centro Cultural com o mesmo nome, construído de raiz para a realização de espetáculos e concertos, e que coexiste com o Palácio oitocentista de estilo barroco.

O Centro Cultural está equipado com dois auditórios, com capacidade para cerca de 800 lugares e 200 lugares e tem uma programação anual regular. O Palácio contempla, ainda, uma área expositiva de 1000m2, a qual acolhe, regularmente, exposições de artistas contemporâneos, bem como diversas salas de reuniões.

Os seus belos jardins virados à cidade, construídos em socalcos, foram restaurados, mantendo intactos os buxos, as espécies arbóreas, com destaque para as camélias, os chafarizes e as esculturas, tendo sido acrescentada à zona verde, uma área que acolhe eventos ao ar livre, e que recebeu, em 2006, a Menção Honrosa do Prémio Nacional de Arquitetura Paisagista na categoria Espaços Exteriores de Uso Público.

O espaço alberga, igualmente, um restaurante e um café-concerto.