La seu és a Madrid. Fins el 1782 hom no aconseguí la fundació d’un banc oficial, el Banco de San Carlos, decretada per Carles III. La inflació produïda per les guerres del 1793 al 1814 dugué la institució gairebé a la fallida. El 1829 fou substituït pel Banco Español de San Fernando, que acabà en una situació semblant a la del seu antecessor. La fusió amb el Banco de Isabel II (fundat l’any 1844 per José de Salamanca) originà el Nuevo Banco Español de San Fernando, en el qual l’estat incrementà el control atorgant-se el nomenament del governador i de dos sotsgovernadors, i li concedí el privilegi de l’emissió de bitllets per a tot l’estat. El 1856 rebé la denominació actual. El 1874 li fou atorgat el monopoli de l’emissió de bitllets per un període de 30 anys. A conseqüència d’aquesta mesura absorbí 11 dels 15 bancs que fins aleshores detenien, juntament amb ell, el privilegi d’emissió.
Amb la reforma del 1898, fins el 1914 gaudí de més independència i el 1921, amb la llei d’ordenació bancària li foren assignades funcions de banc central: inspecció de la banca privada, tipus d’interès preferent per a les operacions de redescompte amb altres bancs i regulació de la política de canvi amb l’exterior. Tanmateix, la insuficiència d’ingressos del tresor públic el convertí novament en una font per al finançament de les despeses estatals, sobretot mitjançant títols del deute públic, cosa que impedí l’existència efectiva d’una veritable política monetària fins a la llei de reforma bancària del 1962, per la qual esdevingué la columna vertebral del sistema financer de l’Estat espanyol. Des d’aleshores, estatitzat i convertit en organisme públic autònom, dependent del ministeri de finances, detingué les funcions següents: assessorament i execució de la política monetària i creditícia, emissió de bitllets de curs legal, finançament a curt termini del sector públic i el servei de tresoreria de l’estat, manteniment d’un compte de l’IREM com a contrapartida, en pessetes, de la reserva de divises; control i inspecció de la banca privada (actuant com a banc de bancs), i operacions de mercat obert i operacions en el sector privat, en el cas d’emissió d’interessos públics.
En 1985-92 tingué un paper cabdal en la integració econòmica de l’Estat espanyol en les Comunitats Europees (des del 1993 Unió Europea), especialment en la contenció de la inflació, la liberalització i modernització del sistema financer i la integració (1989) de la pesseta en el sistema monetari europeu. La llei d’autonomia del 1994, resultat del tractat de Maastricht, reconeixia la independència de l’entitat i establia les seves competències en les polítiques monetària i de canvi, la supervisió de la banca privada i el manteniment de l’estabilitat del sistema financer, l’emissió de bitllets i monedes de curs legal i la tresoreria, el finançament i l’assessorament del govern. L’entrada en vigor de la unió monetària (1999) comportà la pèrdua de part d’aquestes competències arran de la integració del Banco de España en el Sistema Europeu de Banques Centrals, sota l’autoritat del Banc Central Europeu. Al novembre del 2014, en entrar en vigor el Mecanisme Únic de Supervisió Bancària (MUSB), perdé les atribucions de supervisió de les entitats espanyoles. Els òrgans rectors del Banco de España s’estructuren en quatre nivells: el governador, el sotsgovernador, el consell de govern i la comissió executiva.