El Palacio de Deportes de Palencia fue construido por el Ayuntamiento de Palencia, según proyecto de los arquitectos Antonio Font de Bedoya y José María Alonso de Lomas de 1967. En los años siguientes se verificaron diversas modificaciones del proyecto, así como el desarrollo de las obras, que sufrieron diversas paralizaciones. En 1979 fue inaugurado como Pabellón Municipal de Palencia, convirtiéndose en el recinto cubierto de mayores dimensiones de la provincia palentina. Entre 2002 y 2017 se renombró como Pabellón Municipal de Deportes Marta Domínguez en homenaje a la atleta palentina. En 2018 fue sometido a una importante obra de remodelación para ampliar su aforo y reformar la cubierta, gradas y el cerramiento, además de mejorar sus equipamientos.