Il palazzo ha pianta quadrata con torri agli angoli e cortile centrale (progettato da Antonio Fernández Alba). Dispone anche di un giardino terrazzato sul retro. Per vari motivi legali, il palazzo non fu mai ultimato.
La facciata è in muratura, con pochi ornamenti. Al centro, si distingue per il suo carattere all'italiana e si può leggere la scritta "De Mendoza e La Cerda". All'interno sono conservati cassettoni in stile plateresco e di Covarrubias. I pavimenti sono in piastrelle in stile Toledo moresco e mobili cinesi del XIX secolo decorano la parte inferiore del palazzo, mentre arazzi di Luis Cienfuegos adornano le pareti.
Il progetto risale al 1541, anno di acquisto della villa di Pastrana da parte di Ana de la Cerda y Castro, divenuta poi Principessa di Éboli. Nel 1581 Ana de Mendoza, principessa di Eboli fu incarcerata nel suo palazzo, dove morì assistita da sua figlia minore, Ana de Silva (poi divenuta suora) e da tre cameriere. Nel palazzo è ben noto un balcone con grata che si affaccia sulla piazza de la Hora, dove la principessa malinconica si affacciava. Dopo la fuga di Antonio Pérez nel Regno d'Aragona (1590), Filippo II fece mettere delle sbarre alle porte e alle finestre del palazzo Ducale.
