A palota visszafoglalásától az 1880-as évekig
A török visszafoglalás után hosszú ideig fel sem merült, hogy Buda újra királyi székhely legyen. A budai vár ekkor elsősorban mint erőd játszott szerepet, s ezért az építkezésekben is a katonai jelleg dominált. Sebtében helyreállították a romos, középkori eredetű várfalakat, s a továbbiakban igyekeztek modernizálni azokat. Az elsők között hozták helyre a palota és egyben az egész várnegyed déli kulcspontjának számító Rondellát, amelyet az eredeti falak kijavítása után kívülről korszerű sáncokkal tettek védhetőbbé.
A palota még álló maradványait a legszükségesebb romtalanításokon és bontásokon kívül - amelyek többek között a védművek javításához szolgáltattak anyagot - egyelőre békén hagyták. 
A palota területén, az Északi előudvar keleti felében - közvetlenül a visszafoglalást követő évtizedben - hatalmas katonai szertár, a Zeughaus épült. Bár ez a szertár az 1723-as nagy budai tűzvész során leégett, az 1725-1730 közötti években pótolták. Az új, barokk stílusban emelt épület csaknem 160 évig meghatározó eleme lett a budai városképnek.
A középkori palota maradványainak kérdése csak 1714-ben került újra napirendre, amikor a vár parancsnoka teljesen el akarta bontatni azokat. Ehelyett azonban végül is új épület mellett döntöttek, amelyhez egyes régi, jobb megtartású épületrészeket is felhasználtak. Az új "palota" azonban nem az uralkodónak készült, hanem a várparancsnok és törzskara számára, s ennek megfelelő egyszerűbb formát mutatott: a legdélebbi részen emelt négyzet alaprajzú, kétemeletes épülettömb volt, középen zárt udvarral és egy, az északi oldalának nyugati végéből kinyúló keskeny épületszárnnyal. Utóbbit a középkori Belső udvar nyugati szárnyából alakították ki. A munkálatok megkezdéséhez először lerombolták az útban lévő romokat. Lényegében ekkor pusztult el a középkori palota még álló maradványainak legnagyobb része. A fennsíkon lévő maradványokat a szikla felszínéig visszabontották, de meghagyták az épületek szint alatti részét, illetve azokat az épületrészeket, amelyek a lejtőre voltak telepítve. Ezeket és az őket körülvevő szűk, belső udvarokat teraszként feltöltötték a környező várfalak koronájának szintjéig, s így a korábbinál jóval nagyobb beépíthető felületet nyertek.
Az új épület alapozásánál is igénybe vettek még néhány középkori maradványt. A új tömb keleti szárnyának pincéjéhez (Királypince) felhasználták például az egykori keleti szárny masszív, kváderes homlokzati támfalát. Hasonlóan középkori építményre, a pinceként átalakított Cistrena regiára (ma: Albrecht-pince) helyezték az új nyugati szárnyat, itt azonban a középkori teret előbb támívekkel erősítették meg.
A barokk palota végül soha nem készült el az eredeti terveknek megfelelően. Négyszögletes tömbje azonban - kissé átalakítva - napjainkban is létezik: azonos a mai palota "E" épületével. Tervezésében és kivitelezésében előbb Johann Hölbling budai építőmester, majd Fortunato Prati kamarai mérnök vett részt.
Az új palotaépületbe foglalt középkori maradványok mellett megőrződött néhány egyéb objektum is, így például a Csonkatorony és a II. Szárazárok nyugati végénél lévő kaputorony maradványai, valamint a Zsigmond-udvar délkeleti szárnyából fennmaradt pincerész, amelyet lőportár kiépítéséhez használtak fel.
A III. Károly kori első barokk palota képe jól látható pl. az 1737-es Mikovinyi-Schmutzer metszeten vagy az 1749-es Francois Langer-féle helyszínrajzon.
Jelentős változás történt a már álló építmény és vele együtt az egész helyszín sorsában, amikor 1748-ban Grassalkovich Antal kamaraelnöknek sikerült megnyernie Mária Terézia királynőt, aki engedélyezte egy új, királyi palota építését. Az építkezések már a következő évben megindultak. A második barokk palota azonban már teljesen új, a megnövekedett tér- és reprezentációs igényeknek megfelelő tervek szerint készült. Jóllehet a zárt déli tömböt mint kiindulási alapot megtartották, de elbontották annak északi nyúlványát. Ezzel eltűnt az utolsó, még létező középkori palotaszárny, és vele együtt eltűntek az egykori udvarokhoz tartozó egyéb maradványok is.
Az új palota a régi tömb mellé északra felépült két másik belsőudvaros épülettömbbel jött létre. A régi és új épületrészeket rövid közbülső szárnyak - ún. nyaktagok - kapcsolták össze. A szimmetrikusan elrendezett épületegyüttes főhomlokzata a Duna felé nézett. Alaprajza lapos, szögletes "C" vagy "U" betűre emlékeztetett. A középső szárnyban (ma: "D" épület) voltak a királyi lakosztályok és a trónterem. 
A három épületszárny nyugat felé nyitott díszudvart - cour d'honneur-t - fogott közre, mely a keleti részét képezi a mai Oroszlános udvarnak.
A nagy lendülettel elkezdett munkák végül csak lassan, 1768-1769-re fejeződtek be. Utolsónak maradt az északi tömb nyugati szárnyában kialakított új Szent Zsigmond-kápolna felszentelése.
A Mária Terézia-kori második barokk palota terveinek kialakításában és kivitelezésében többen is szerepet játszottak. Az alapterv kidolgozása Jean Nicolas Jadot de Ville Yssey császári főépítész munkája volt, míg a kivitelezésben Oraschek Ignác kőművesmester vett részt. Jadot terveit utóbb valószínűleg Nicolaus Pacassi, majd Franz Anton Hillebrandt számos részletében módosították, de mindezek az alapelrendezést már nem változtatták meg.
A palotát - amely akkor még épülőfélben volt - a királynő mindössze kétszer, 1751-ben és 1764-ben látogatta meg, de csak a második alkalommal használta szállásként. Ezután alkalmi rezidenciaként Albert szász-tescheni herceg, Magyarország helytartója vette igénybe 1766-1777 között. Időközben az angolkisasszonyok frissen Magyarországra költöztetett apácarendje is átmenetileg itt lett elhelyezve 1770-1777 között. 1771-ben Mária Terézia Budára hozatta, és az apácák őrzésére bízta a Raguzából megszerzett Szent Jobb ereklyét. Az ereklye számára utóbb kápolnát is építtetett. Az 1778-ra Hillebrandt tervei szerint elkészült a kívül nyolcszögletű, belül ovális alaprajzú Szent Jobb-kápolna, amely az északi szárny belső udvarának északnyugati sarkában épült fel, közvetlenül kapcsolódva a palotakápolnához.
Mélyrehatóbb külső átalakítást eredményezett egy másik intézmény, a Nagyszombatból idetelepített egyetem - ugyancsak átmeneti - jelenléte. Az 1777-1784 között itt működő egyetem számára ugyanis - többféle belső átalakítás mellett - csillagvizsgáló tornyot építettek a főépület dunai homlokzatának középrizalitja felett. Az építkezések helyszíni irányítását a kor műszaki polihisztora, Kempelen Farkas, valamint Karl Georg Zillack építőmester végezte, de a tervező itt is Hillebrandt lehetett. Az épületegyüttes átalakítása csak 1780-ra fejeződött be, és az egyetem hivatalos megnyitása ekkor történt meg.
1784-ben II. József király döntése alapján az egyetemet Pestre költöztették. 1791-ig a palotában helyezték el a Pozsonyból ideköltöztetett Főhadparancsnokságot - ezzel a palota részben visszanyerte régebbi kormányzati és adminisztratív vezető szerepét. A budai palota szimbolikus jelentőségét növelte az uralkodónak az a döntése is, melynek nyomán Bécsből ide hozták vissza, és itt őrizték - több-kevesebb folyamatossággal - a Szent Koronát. Elhelyezésére sokáig az északi szárnynak a Szent Zsigmond-templom bejárata feletti helyiségei szolgáltak.
Ezt követően - II. Lipót alatt - a palota újra rezidenciaként kezdett működni, amikor Habsburg Sándor Lipót főherceg nádor a palotába költözött. Őt halála, 1795 után öccse, József nádor követte előbb helytartói, majd nádori minőségben - egészen 1847-ig. (Ekkor már az uralkodói család is többször felkereste a palotát.) 1820-tól temetkezőhelyként kezdték használni a Szent Zsigmond-kápolna altemplomát, majd 1830-tól kriptának építtették át Franz Hüppmann tervei alapján. 1827-1830 között elbontották a csillagvizsgáló tornyot, helyette harmadik szint került a középső szárnyra. József főherceget halála után 1847-től fia, István főherceg követte a nádori méltóságban. Kezdeményezésére indult el a főszárny dunai homlokzatának átépítése, valamint a palotától északra új, nagyméretű királyi istálló - a Hofstallgebaude - kialakítása. A munkák Ladislaus Rupp udvari építőmérnök tervei alapján Zitterbarth Mátyás építőmester kivitelezésében folytak.
A palotát ebben az állapotában érte az 1848-1849-es forradalom és szabadságharc, és ennek során 1849 májusában a magyar honvédsereg ostroma. Bár az épület az ostrom során erősen megsérült - különösen pedig a középső és a déli szárny, amelyek kiégtek - a helyreállítás és egyben átépítés-modernizálás hamar megindult Kimnach Lajos és Pollack Ágost építési vállalkozók kivitelezésében. Már 1852-ben megszállt itt Ferenc József császár, de újra rezidencia szerepet csak 1856-ban kapott, amikor a déli szárnyban lett kialakítva Albrecht főherceg kormányzó és felesége lakosztálya. A neorokokó stílusú kormányzói lakosztály az első emeleten volt, míg a másodikon két lányuk lakott kíséretével. A földszinten lévő helyiségek udvartartási, gazdasági rendeltetésűek voltak. (A szárny alatt elhelyezkedő pinceként használt tér - az említett Cisterna regia - a főhercegről nyerte ma is használatos Albrecht-pince elnevezését.) A középső épülettömb továbbra is az uralkodó lakását és reprezentációját szolgálta, de ünnepélyes alkalmakkor a főherceg az itteni ceremóniatermet is használta a hozzá tartozó helyiségekkel együtt. Az északi szárnyban nyert elhelyezést a főherceg főudvarmestere. Albrecht 1866-ig lakott itt, s távoztával a déli szárnyból királyi lakosztály lett. Az építkezések ezután egy ideig szüneteltek, de a királyi pár többszöri látogatása során kiderült, hogy a palota az udvari reprezentációhoz szűkös, s szükség lenne kibővíteni.
A következő építkezések azonban kevésbé a bővítést, inkább a királyi reprezentációt szolgálták, s csak részben kötődtek a palotához. A Várhegy délkeleti lejtőjén, illetve lábánál a királyi kertekhez kapcsolódóan 1875-1881 között épült ki Ybl Miklós tervei nyomán a Várbazár (másként Várkertbazár) neoreneszánsz kert- és építészeti formákat ötvöző együttese.