皇史宬建于明朝嘉靖十三年（1543年），此后，隆庆年间和清朝的嘉庆年间屡加修缮。

主殿座北朝南，建筑面积3400平方米。全为整石雕砌，殿内大厅无梁无柱，是一个空心石屋。其台基、墙壁均由砖石砌成，门窗、梁坊和斗拱等传统上应该用木料的地方也用的是仿木石料。石屋有利于防火和防潮，从而可以确保珍藏典籍免受损坏。

主殿内有1.2米高的汉白玉石座，其上陈列着152个外包铜皮雕龙的樟木柜，叫“金柜”，所以大殿也叫"金匮石室"，其中存放着皇家的圣训、实录与玉牒。