Estando Felipe IV deseoso de tener una estatua ecuestre como la de su padre Felipe III, decidió escribir a la duquesa de Toscana, Cristina de Lorena, para que fuera el mismo escultor, Pedro Tacca, el encargado de realizarla. Felipe IV quiso que el caballo de su estatua marchara al galope, a diferencia de la de su padre que iba al paso. Como modelo, se enviaron a Florencia dos retratos del monarca pintados por Diego Velázquez  En un principio, Tacca no supo realizar el atrevido escorzo que quería el rey, hasta que, según dice la tradición, Galileo Galilei aconsejó que se hiciera en dos partes; la trasera maciza y la de delante hueca, consiguiendo de esta manera que el conjunto mantuviera el equilibrio.

La estatua fue concluida en 1640, y al año siguiente entraba en Madrid siendo colocada en uno de los patios del Palacio del Buen Retiro. No obstante, la estatua ha tenido varios emplazamientos; fue trasladada al frontispicio del antiguo Alcázar, en donde estuvo hasta que durante el gobierno de Don Juan José de Austria, hijo de Felipe IV, se volvió a situar en el Retiro.

Allí estuvo hasta que el 17 de Noviembre de 1843, Isabel II la mandó colocar en su emplazamiento actual, en el centro de la Plaza de Oriente. Se levantó sobre un alto pedestal decorado con dos bajorrelieves en los laterales, uno que representa a Felipe IV condecorando a Velázquez con la Cruz de Santiago, y otro que es una alegoría sobre la protección que el monarca dispensó a las artes y a las letras. En los frentes del monumento se situaron dos fuentes en forma de concha, sobre las que una alegoría de un río (representada por un anciano) vierte agua en una urna. Un león de bronce en cada una de las esquinas completan todo el conjunto que realizaron los escultores de cámara Francisco Elías y José Tomás.

A finales del siglo XX, en el año 1994, se añadió al entorno de la Puerta del Sol, frente a la Casa de Correos, esta estatua ecuestre esculpida en bronce que representa al Rey Carlos III, obra de los escultores Eduardo Zancada y Miguel Ángel Rodríguez.

Su construcción y emplazamiento significa el homenaje del pueblo de Madrid al rey "alcalde" que modernizo la ciudad a finales del siglo XVIII.