W pałacu znalazły się mieszkania i stancje służby zamkowej oraz siedziba urzędów generał-gubernatorów warszawskich.

W 1918 pałac przekazano Ministerstwu Spraw Wojskowych, a od 1920 pełnił funkcję gmachu reprezentacyjnego Rzeczypospolitej. W 1924 w skrzydle południowym zamieszkał Stanisław Przybyszewski.

W latach 1926–1939 w pałacu mieściły się biura Kancelarii Prezydenta oraz mieszkania. W wyniku przebudowy przeprowadzonej w latach 1932–1937 rozebrano dwa piętra nad skrzydłem północnym i przywrócono wysoki dach obniżony w połowie XIX wieku.

W czasie II wojny światowej korpus główny i południowe skrzydło pałacu zostały spalone przez Niemców. Po wojnie w północnym skrzydle ulokowano Archiwum Główne Akt Dawnych, a w 1947 biuro budowy Trasy W-Z. Pałac został odbudowany w latach 1948–1949 według projektu Stanisława Barana. Rozebranie, w związku z budową Trasy W-Z, wiaduktu Pancera, pozwoliło na lepsze wyeksponowanie budynku.

W latach 1951–1988 pałac był siedzibą naczelnego architekta m.st. Warszawy. W 1988 został przekazany Zamkowi Królewskiemu.