Od czasu objęcia zamku malborskiego przez króla Kazimierza IV Jagiellończyka (8 czerwca 1457 r.) jego część – Pałac Wielkiego Mistrza – została uznana za rezydencję króla. Odtąd pałac, zwany Pałacem Królewskim, był jedyną oficjalną siedzibą władcy w nowo przyłączonej do Państwa Polskiego prowincji, cieszącej się znaczną i niespotykaną nigdzie indziej autonomią. Przejęcie rezydencjonalnej funkcji siedziby wroga było działaniem niezwykle ważnym w wymiarze symbolicznym i propagandowym. Praktyczne znaczenie byłej rezydencji wielkich mistrzów na Zamku Średnim dla polskich monarchów było niewielkie. Trudno powiedzieć o rzeczywistym rezydowaniu w Malborku któregokolwiek z Jagiellonów. W istocie były to najwyżej kilkudniowe wizyty, dość częste w pierwszym okresie po objęciu Prus Królewskich. Związane to było z praktycznymi potrzebami wypracowania modelu stosunków władcy z miejscową elitą.
Stąd kilkukrotne wizyty Kazimierza IV (w roku 1457, 1472, 1476 i 1485) i Jana Olbrachta (lata 1494–1495), na tle pojedynczych Aleksandra (1504 ), Zygmunta I (1526) i Zygmunta II Augusta (1552), jawią się jako intensywna obecność. Dopiero królowie elekcyjni zaczęli wykorzystywać Malbork jako miejsce czasowego rezydowania. Stefan Batory uczynił malborską rezydencję swoją główną kwaterą podczas rozstrzygającej fazy toczonej przezeń wojny z Gdańskiem, przebywając tu stale w latach 1577–1578. Dopiero jednak w czasach Wazów zdecydowano się przeprowadzić inwestycje modernizacyjne gotyckiej rezydencji. Zespół komnat królewskich, na piętrze reprezentacyjnym, składał się z refektarzy: Letniego i Zimowego, oraz zespołu małych pomieszczeń stanowiących prywatne apartamenty królewskie (wcześniej wielkiego mistrza). W zasadzie nic nie wiadomo o sposobie ich urządzenia, ale mając świadomość, że przed 1593 r., czyli pierwszą wizytą Zygmunta III, nie przeprowadzono w pałacu większych modernizacji, można przyjąć, że warunki bytowe odbiegały już mocno od standardów renesansowych siedzib.
Zygmunt III i Elżbieta Habsburżanka, przebywając w Malborku (1593), korzystali już z ulepszeń wprowadzonych specjalnie dla nich. Od strony dziedzińca Zamku Średniego zniesiono dawną kaplicę domową Wielkich Mistrzów, przebijając przez jej wschodnią ścianę główne wejście do komnat królewskich. Do wejścia wiodły paradne schody. Wewnątrz dokonano zmian podziałów pomieszczeń, z których najważniejszych dokonano w Zimowym Refektarzu. Salę tę, z oryginalnym sklepieniem wspartym na granitowym filarze, wtórnie podzielono na dwie części, włączając ów filar w strukturę ściany działowej. Tak powstałe pomieszczenia zostały jeszcze obniżone poprzez wprowadzenie drewnianego stropu, który utworzył dodatkową kondygnację dla służby. Jeden z tak uzyskanych apartamentów (po wschodniej stronie) otrzymał okazały kominek z piaskowca, którego forma mogła być bliska oprawom kominkowym z Wawelu. Kominek ozdobiony był polichromowanym i złoconym medalionem z reliefowym wyobrażeniem pięciopolowego herbu Rzeczypospolitej Obojga Narodów z tarczą herbową Wazów pośrodku (medalion zachowany w zbiorach Muzeum Zamkowego w Malborku). W pokoju tym umieszczono też piec z barwnych kafli; możliwe jednak, że został on wstawiony podczas późniejszych prac, bowiem lustrator w spisie z 1649 r. określał go jako nowy. Piece kaflowe wstawiono także do innych pomieszczeń Pałacu Królewskiego. Musiały to być wyroby miejscowych garncarzy i zdunów, o wysokiej klasie artystycznej (zapewne o skrzyniowej konstrukcji budowy). Potwierdzają to zarówno znaleziska kafli z terenu zamku, jak i wzmianka z 1604 r. o sprowadzeniu kafli z Malborka do Zamku Królewskiego w Warszawie na wyraźne polecenie Zygmunta III. W trakcie modernizacji zniesiono też gotycką artykulację okien pałacu, pozbawiając je kamiennych krzyżowych podziałów, co umożliwiało wprowadzenie nowoczesnych opraw okiennych i szkleń.
Tak dostosowane wnętrza pałacu gościły jeszcze raz Zygmunta III (1623 ), Władysława IV (w roku 1637 i 1644), Jana II Kazimierza (1651) oraz Jana III Sobieskiego (1677). Monarszym wizytom towarzyszyła zwyczajowa oprawa, tj. architektura okazjonalna (łuki i bramy powitalne), orszaki i fajerwerki. Źle przygotowany pokaz sztucznych ogni z okazji przyjazdu Władysława IV w 1644 r. zakończył się spaleniem dachów na Zamku Wysokim. Huczne, lecz nie tak dramatyczne, były pobyty Augusta II (rok 1698, 1703 i 1710), który organizował uczty, zabawy i strzelania bractw kurkowych, angażujące dwór i miejscową elitę. Za jego czasów dokonano ostatnich prac modernizacyjnych, m.in. wymieniono wazowski medalion z herbem Rzeczypospolitej na herb Wettynów.
Listę władców korzystających z malborskiej rezydencji królewskiej zamyka Stanisław Leszczyński (1708), lecz ostatnim królem, który przebywał w pałacu, był August II. Od 1710 r. do Malborka nie przybył już żaden polski monarcha.
