Il palazzo fu edificato nel XIV secolo, ampliando un castellare della famiglia Salimbeni preesistente del XII o XIII secolo, appoggiato alle mura altomedievali nei pressi della chiesa di San Donato. La parte posteriore del palazzo mostra i segni più vistosi della sua edificazione medievale. Sono ancora presenti: una delle due antiche torri e l'originario Fondaco dei Salimbeni.
Il palazzo è in stile gotico senese. I rimaneggiamenti ottocenteschi e novecenteschi in stile neogotico hanno cercato di riprodurre lo stile della Siena del Trecento, con le trifore sotto archi a sesto acuto, la merlatura in alto e la fila ininterrotta di archi ciechi sotto di essa, tutti elementi che ricordano quelli del trecentesco palazzo Pubblico della stessa città.
La facciata posteriore del palazzo, raggiungibile da via dell'Abbadia, è in cotto e serrata tra due poderosi torrioni.
A palazzo Salimbeni ha anche sede l'archivio storico del Monte dei Paschi, contenente numerosi documenti, sigilli, libri d'amministrazione, ecc.
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