No local onde está o palácio foi construído em 1640 um rudimentar legislativo imperial. Abrigava três vereadores, eleitos por voto indireto para um mandato de um ano, que cuidavam da cidade e das suas finanças. O Brasil ainda colônia de Portugal.
No piso inferior ficava uma prisão, conhecida como “Cadeia Velha”. Ali eram mantidos os presos da Coroa. Foi ali que o alferes Joaquim José da Silva Xavier, conhecido como Tiradentes, um dos líderes da Inconfidência Mineira, ficou encarcerado antes de ser levado à forca em 1792. Segundo algumas fontes, ele teria ficado preso durante três anos na Cadeia Velha. Outras fontes acreditam que ele ficou durante 3 anos na Ilha das Cobras, e foi para a Cadeia Velha pouco antes de ser enforcado.
Com a chegada da família real ao Brasil, a sede da Câmara foi transferida para a rua do Rosário e a prisão, mudada de lugar. O prédio serviu de alojamento para criadagem da realeza, como anexo ao palácio de dom João VI.
Após 1822, o prédio voltou a sediar o Legislativo, com a Assembleia Geral Constituinte brasileira e, depois, Câmara dos Deputados, onde funcionou até 1914.
O prédio da Cadeia Velha foi demolido em 1922 para dar lugar ao Palácio Tiradentes, edifício monumental projetado em Estilo Eclético por Archimedes Memoria e Francisque Couchet inaugurado em maio de 1926. Lá dentro os visitantes podem visitar uma exposição multimídia permanente intitulada: “Palácio Tiradentes: lugar de memória do Poder Legislativo”.
Em 1937, durante o governo de Getúlio Vargas, o prédio foi a sede do Departamento de Imprensa e Propaganda (DIP), responsável por propagar o discurso oficial e censurar jornais, rádios e TV.
Com o fim do Estado Novo, voltou a abrigar a Câmara dos Deputados até a transferência da capital para Brasília, em 1960.
Hoje o Palácio Tiradentes é a sede da Assembleia Legislativa do Estado do Rio de Janeiro (Alerj), um dos principais palcos de protestos da população.