Le Monastère royal de San Lorenzo de l'Escurial fut commencé en 1563 sur ordre de Philippe II d'Espagne et achevé pour l'essentiel en 1584 — à peine vingt et un ans pour ce qui reste le plus grand édifice Renaissance du monde. Philippe II avait fait vœu de le construire après la victoire de son armée à la bataille de Saint-Quentin, dans le nord de la France, le 10 août 1557, jour de la fête de saint Laurent. Saint Laurent avait été martyrisé sur un gril ; le célèbre plan en forme de gril du monastère — quatre tours d'angle, de longues cours rectilignes, la cour des Rois en son centre — est la commémoration architecturale de ce vœu.
L'architecte en chef, Juan Bautista de Toledo, dessina les plans initiaux selon les principes de la Renaissance italienne avant sa mort en 1567. Juan de Herrera prit alors la relève et donna à l'édifice sa finition sévère en granit non orné : longues corniches horizontales, pilastres sobres, toits d'ardoise qui rappellent le nord des Habsbourg, et une absence presque totale de décoration sculptée à l'extérieur. Ce style fut appelé *estilo herreriano* (le style herrerien) et domina la construction royale espagnole pendant le siècle suivant. L'ensemble est bâti en granit gris extrait de la Sierra de Guadarrama, juste derrière le bâtiment, et possède la présence nue et monumentale d'une ville de montagne plutôt que d'un palais.
Sous le maître-autel de la basilique se trouve le Panthéon des Rois (Panteón de los Reyes), le lieu de sépulture de presque tous les monarques espagnols depuis Charles Quint. La salle est octogonale, revêtue du sol au plafond de marbre sombre et de jaspe serpentin, et abrite vingt-six sarcophages identiques en marbre noir à garnitures de bronze disposés en gradins — les rois d'un côté, les reines dont les fils devinrent rois de l'autre. Un Panthéon des Princes (Panteón de los Infantes), datant du XIXe siècle, renferme les restes des enfants royaux et des reines consorts. Le Panthéon fut commencé sous Philippe III et Philippe IV ; le revêtement final en marbre ne fut achevé qu'en 1654 par Giovanni Battista Crescenzi.
La Bibliothèque royale, occupant la longue salle haute au-dessus de l'entrée principale, est l'une des bibliothèques historiques les plus importantes d'Europe. Philippe II la construisit comme bibliothèque de travail pour érudits et la dota à partir de sa propre collection ainsi que d'acquisitions et de confiscations ; elle contient aujourd'hui environ 40 000 volumes imprimés, quelque 4 700 manuscrits en arabe, latin, grec, hébreu, espagnol et autres langues, ainsi que d'importantes collections scientifiques et théologiques du Siècle d'or espagnol. Pellegrino Tibaldi fresqua la voûte en berceau entre 1586 et 1592 avec les sept arts libéraux et les vertus chrétiennes. La salle est fermée à l'accès des chercheurs, mais le couloir public permet aux visiteurs de parcourir toute la longueur de la pièce et de voir les pupitres de lecture Renaissance d'origine, les globes célestes et terrestres, et les rayonnages à dos tourné (une inversion inhabituelle du XVIIe siècle conçue pour préserver les tranches dorées des reliures).