Az egykori középkori bencés apátság területe és a rajta álló építmények 1783-ban kerültek Tolna vármegye tulajdonába. A meglévők bővítésével alakították ki a megyeházát, amely azonban 1794-ben leégett, s bár utána helyreállították, 1828 és 1833 között a helyén épült fel a jelenlegi Megyeháza. A tervezője Pollack Mihály volt. Azóta több felújításon és átalakításon ment keresztül, így 1895-ben, majd 1959 és 1968, illetve 1973 és 1985 között, valamint legújabban az évezred első évtizedének végén.
A tér felől egyemeletes épületet félkörívben udvar övezi. A főhomlokzat középtengelyében hat dór oszlop áll, kapucsarnoka timpanonos. A nyolcszögletű belső udvar homlokzatain beüvegezett, félköríves árkádsor fut körbe. Korunkban kisebb részben a Megyei Önkormányzat üléseinek és rendezvényeinek céljára szolgál, nagyobb részben levéltári és múzeumi funkciót kapott.
A Tolna Megyei Értéktár Bizottság 2016-ban a szekszárdi Vármegyeházát kiemelt megyei értéknek, azaz Tolnaikumnak minősítette.