L'aménagement de la place, conçu par l'architecte John Nash, commence dans les années 1820[3] à l'emplacement des anciennes écuries royales. La place est achevée dans les années 1840, époque à laquelle Charles Barry fait construire la terrasse nord de la National Gallery.
C'est en 1842 qu'est élevée la colonne de Nelson. Le monument atteint 44 m de haut et se compose d'un piédestal, d'une colonne en granit cannelée, d'un chapiteau de bronze ainsi que d'une statue de 4,50 m de haut représentant l'amiral Horatio Nelson, qui perdit la vie en remportant la bataille de Trafalgar.
La colonne est entourée de quatre sculptures de lions protégeant la statue de l'officier, ajoutées en 1867. Ces lions de bronze furent exécutés par Edwin Landseer, également peintre animalier, avec l'aide du sculpteur Carlo Marochetti. La légende raconte que les lions ont été faits à partir du métal de la flotte française vaincue par Nelson et que l'on a placé la statue de celui-ci en hauteur de façon qu'il puisse voir sa flotte amarrée à Portsmouth.
À l’angle nord-ouest de la place se trouve le « 4e Socle », piédestal sur lequel des artistes contemporains, choisis par la mairie, peuvent exposer leur travail, depuis 1999, pour une durée de dix-huit mois[4].
Au centre de la place sont placées deux fontaines monumentales, éclairées par des LED de différentes couleurs, conçues par l'architecte Edwin Lutyens (1869-1944). On y trouve également la colonne Nelson construite en 1842 pour honorer l'amiral Horatio Nelson mort au cours de la bataille alors qu'il dirigeait la flotte anglaise.
Une curiosité de Trafalgar Square est qu'on y a longtemps trouvé le poste de police le plus petit de Londres, dans un petit bâtiment en forme de lanterne situé au coin sud-est de la place. Ce local, qui existe toujours, sert aujourd'hui de remise aux employés de la voirie.