历代帝王庙始建于明嘉靖年间，与太庙和孔庙一起，并称为明清两代京城的三大皇家庙宇。据《顺天府志》所载，历代帝王庙在阜成门内大街，坐北朝南，“围垣周百八十六丈三尺八寸”，庙门三间，左右门各一，庙门外东西下马牌各一，分别用满汉蒙藏等６种文字写着“官员人等到此下马”的大字，内景德门（从清乾隆十八年后，改为景德崇圣门）五间。庙内主殿景德崇圣殿九间，重檐，崇基石栏。庙内还有御碑亭、钟楼、致斋所、祭器库、神库、神厨、宰牲亭、井亭等建筑。“凡正殿、门庑均覆绿琉璃，门楹涂丹，梁栋五彩”，是一座地位尊崇、为各朝各代尊礼有加的庙宇。

　　历代帝王庙建成于明嘉靖十年，迄今已４７０多年。《明典汇》记述其兴建始末为：“嘉靖十年（１５３１年）三月，历代帝王庙成。先是，中允廖道南请撤灵济官神，改设帝王庙，礼部以所在窄隘，宜择地别建。于是工部相度阜成门内保安寺故址，旧为官地，改置神武后卫，地势整洁，且通西坛，可鼎新之。诏可。遣工部侍郎钱如京督工，工完，上亲诣庙祭”。建成的帝王庙内还立起了“京师新建帝王庙碑”。

　　历代帝王庙殿宇恢弘、院落宽敞，正中的景德崇圣殿面阔九间，进深五间，蕴涵帝王“九五之尊”之意，系封建时代宫廷建筑的最高等级，与故宫三大殿之首的太和殿同一规制。庙内正殿崇君，配殿祀臣。但最初奉祀的帝王和忠臣良将并不多，“崇祀只创业之君，从祀惟开国之臣”。虽经清顺治、康熙年间“迭奉钦定增祀”，到雍正初年，也只供奉着２１位帝王和３９个功臣的牌位。

　　历代帝王庙的最大一次更张，是在清雍正年间。雍正二年（１７２４年），雍正皇帝亲诣庙行礼；雍正七年（１７２９年），重新修缮了历代帝王庙，增祀了各朝各代的帝王牌位，当时的“御制碑文”表明：“历代帝王崇祀之制，肇于唐天宝七载，始置庙京城，止及三代以前而已。明洪武六年，始于金陵立庙。嘉靖十年，乃建于京师阜成门内。”根据康熙六十一年特颁谕旨，群臣详议后，“旧崇祀帝王二十一位，今增一百四十三位。旧从祀功臣三十九人，今增四十人。朕尊奉先志，重书牌位，诹吉入庙，行祭告之礼。”由此，从中华民族始祖的伏羲氏及炎黄二帝开始，至以后无论汉族还是五代、辽、金、元、满各少数民族的历代帝王，都有牌位供奉了。到乾隆二十九年（１７６４年）又大加修葺，“易盖正殿黄瓦”，乾隆皇帝亲诣行礼，并御制碑文以记之，此庙的地位更为尊崇了。
　　历代帝王庙正殿景德崇圣殿，居中一龛供太昊伏羲氏、炎帝神农氏、黄帝轩辕氏牌位，按照古代的昭穆制度，左右各分列三龛，供奉三代以迄秦皇汉武、唐宗宋祖之后的帝王，只设牌位，不立塑像，牌位均向南。景德崇圣殿东西两庑配飨历代名臣，大都是千百年来中国人视之为忠臣良将、民族英雄的人物，其中有今天的人们仍很熟悉的周公、张良、萧何、诸葛亮、赵云、曹彬、范仲淹、司马光、岳飞、文天祥、于谦等。旧时皇家“每岁春、秋仲月，择日致祭。”据记载，从明嘉靖十一年至清末的３８０年间，在此共举行过６６２次祭祀大典。
　　封建帝制被推翻，入于民国，历代帝王庙逐渐败落。１９３１年，曾为民国总理的著名教育家、慈善家和社会活动家熊希龄与著名教育家陶行之创办北平幼稚师范学校，借用历代帝王庙的庙院办学，一直使用到新中国成立，学校改为女三中，“文革”期间取消男女分校，又改名为１５９中学。为了更好地保护和利用属于全国重点文物保护单位的历代帝王庙，北京市将１５９中学迁出，对历代帝王庙进行了彻底的维护、修缮。