ويرجع تأسيس قصر عالي إلى أمر الملك المؤسس عام 1355هـ، وفقًا لما كتب في اللوحة التأسيسية الموجودة داخل القصر، حيث كتب فيها «بسم الله الرحمن الرحيم.. بأمر جلالة الملك عبدالعزيز آل سعود بني بقرية العليا قصر عالي بإشراف سمو الأمير سعود بن جلوي حاكم الأحساء عام 1355هـ». وموقع محافظة قرية العليا مهم، وتاريخها قديم جدا، فهي محطة عبور للحجاج القادمين عن طريق البصرة والبحرين إلى مكة المكرمة، ولكثرة حركة المرور بها ولقربها من الحدود الكويتية والعراقية، قرر الملك المؤسس بناء قصر «عالي» فيها، ضمن قصور عدة أمر ببنائها في مختلف مناطق المملكة، لتكون بمثابة قصر حكم محلي، وقام الملك سعود بن عبدالعزيز في العام نفسه بافتتاح القصر الذي بُني من الطين.
وكان يضم آنذاك عددًا من الدوائر الحكومية، من إمارة، وإدارة للجوازات والجنسية، وإدارة للمالية، وللبريد، وللشرطة، ومركز للاسلكي. وبالفعل، ساهم القصر في نهضة المنطقة التي بني فيها، وبعد التطور الذي شهدته المملكة، والتنوع في حاجات الناس، انتقلت جميع الدوائر الحكومية إلى مقار جديدة، وبقي قصر عالي معلمًا أثريًا وسياحيًا في المنطقة يجتذب المهتمين، سواء من داخل المملكة، أو خارجها.
