Der Platz entstand auf natürliche Weise in der Nähe der alten Puerta del Sol, einem Zugangstor der alten Stadtmauer. Weil dort die Kirche von San Martín lag, wurde der Platz früher auch Plaza de San Martín genannt.

Damals war der Platz weitaus größer und erstreckte sich bis zu Orten, die heute eigenständige Plätze in Salamanca sind, wie z.B. der heutige Marktplatz, die Plaza del Corrillo und die Plaza del Poeta Iglesias. Die Plaza de San Martín in Salamanca wurde daher früher als "Der größte Platz der Christenheit" bezeichnet. Dort fanden Feste, Märkte, Proklamationen etc. gleichzeitig statt. Auch Stierkämpfe wurden früher auf dem Platz veranstaltet.

Im Jahr 1724 wurde den Platz aufgeteilt und auf seine heutige Größe reduziert, indem begonne wurde die Außenbegrenzung mit Gebäuden einzufrieden. Architekt war Alberto de Churriguera. Dorthin wurde seinerzeit auch das Rathaus und die Stadtverwaltung verlagert ("las Casas Consistoriales"), wodurch der Platz den Rang einer "Plaza Mayor" erhielt. Als Churriguera starb vollendete seine Arbeit der Architekt Andrés García de Quiñones im Jahr 1755.

Der Ostflügel des Platzes (genannt: el "pabellón real"; deutsch: der "königliche Pavillon"), weist zwischen seinen Bögen Medaillons auf, mit der Abbildung der Büsten einiger spanischer Könige. Dieser Flügel wurde als erster errichtet, weil er als Abstützmauer diente, um den Platz horizontal zu gestalten. Auch in den anderen Flügeln sind Medaillons eingelassen, welche Heilige, Entdecker etc. zeigen.

Das heutige Aussehen in Bezug auf den Bodenbelag (Steinplatten aus grauem Granit mit einzelnen Markierungen in rosa Granit) wurde 1955 fertiggestellt. Bis dahin besaß der Platz eine zentrale, kleine Gartenanlage mit Bäumen, Blumenbeeten und einem Musikpavillon. Die Gartenanlage war umgeben von einer Straße mit Kopfsteinpflaster.

Die Casas Consistoriales wurden nie fertiggestellt. Über den beiden Seitenflügeln fehlt jeweils ein Turm, die sich der Architekt Andrés García de Quiñones nicht traute zu bauen. Dies weiß man, weil man das Modell für den Bau aus dem Jahre 1745 noch heute aufbewahrt hat.

Der Plaza Mayor wurde für die Dreharbeiten zum Film 8 Blickwinkel aus dem Jahr 2008 verwendet.