Los carruajes proceden de los bienes privados de los Reyes y de los correspondientes a la Casa Real que fueron acumulándose hasta 1931. La colección actual es el resultado de un proceso de desarticulación del antiguo patrimonio real iniciado en la Segunda República, tras la enajenación y posterior derribo de las Antiguas Caballerizas Reales, situadas junto a la fachada norte del Palacio Real. Por entonces se pusieron a la venta numerosos carruajes, reduciéndose notablemente los dedicados al deporte, paseo y ocio.
En la década de 1960 volvió a reagruparse en un conjunto de nueva construcción en los jardines del Campo del Moro, al tiempo que se decidió utilizar algunos carruajes para la ceremonia de acreditación de credenciales de los embajadores extranjeros.
La colección es única por la cantidad, variedad tipológica y calidad de los vehículos conservados. En ella destacan la litera de viaje del emperador Carlos V; la llamada Carroza Negra, prototipo del siglo XVII; la Berlina Dorada, ejemplo de los modelos de mediados del siglo XVIII; carrozas de gran gala pertenecientes a los reinados de Carlos IV y Fernando VII; o los grandes coches denominados de Conchas, de Cifras, de la Corona Ducal, de Amaranto y de Tableros Dorados, todos ellos franceses de finales del siglo XVIII. Entre los coches de manufactura española sobresale el de la Corona Real, así como los denominados de Caoba y el Landó de Bronces, que conforman el denominado Tren Real utilizado en los desfiles oficiales de los reyes.
Dignos de mención son además los carruajes de gala y media gala, las berlinas o coches de Paris utilizados en ceremonias, o los vinculados al ocio, deporte, viaje y jornadas. La colección también incluye algunos ejemplos del ámbito infantil como los trineos o la pequeña carretela-cuna realizada para la Princesa de Asturias, luego Isabel II.