El gener de 1887, Gaudí fou cridat a Astorga pel bisbe Joan Baptista Grau i Vallespinós, que acabava de veure cremar el palau episcopal. Gaudí va quedar molt reconegut al seu paisà. Li va escriure el 8 de febrer de 1887 per manifestar la seva gratitud, tot advertint-li que estava massa ocupat amb la Sagrada Família i amb la casa Güell, i que no podria viatjar a Astorga fins acabar la morada del seu ric admirador. Li va enviar, doncs, un qüestionari per conèixer per carta les dades indispensables per al desenvolupament del projecte. Gaudí trigà pocs mesos a fer els plànols del nou palau episcopal d'Astorga. El juliol de 1887 els envià per correu i el Dr. Grau s'afanyà a remetre un telegrama: "Agraden moltíssim. Enhorabona. Espero carta". La identificació entre ambdós reusencs fou total en l'aventura que emprenien. El pressupost pujava a 150.000 pessetes. En virtut del concordat, corresponia pagar al Govern de S. M., i per això era preceptiva l'aprovació de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, cosa que suposava un llarg tràmit. L'Academia va designar com a ponent el Marquès de Cubas, l'autor de la catedral madrilenya de l'Almudena, qui, donada la seva reduïda formació tècnica i palès gust artístic, era clarament de les persones menys idònies per comprendre la revolució tècnica i la genialitat artística del jove arquitecte Gaudí. Així, la Real Acadèmia posà grans dificultats al projecte i exigí a Gaudí una sèrie de modificacions, que contrariaren molt l'arquitecte. Nogensmenys, per amistat amb el Dr. Grau, Gaudí va seguir endavant i el 24 de juny de 1889 es va posar solemnement la primera pedra. L'edifici ve a ser una simbiosi de temple episcopal i de fortalesa senyorial. Les formes interiors i exteriors, dibuixades per Berenguer en el llunyà despatx de la Sagrada Família, són increïblement castellanes del tot i, alhora, alienes a qualsevol voluble exornació típica de l'arquitectura castellana quan decau o degenera; són un fruit precís i exquisit del coneixement íntim de l'ànima de Castella i Lleó que tenia el català Gaudí. Durant l'estiu i la tardor de 1889, es va fer el semisoterrani. És una sola estada, una gegantina cova de bellesa impressionant, augmentada per la penombra que ho envaeix tot. L'any següent, 1890, es va construir la planta baixa. El seu element més característic és el triple arc esbocat de l'entrada, que va ser muntat personalment per Gaudí. Entre 1891 i 1893, es va fer la planta noble. Aquesta planta meravellosa és el que Gaudí entenia pròpiament com "palau o morada del bisbe", destinat al seu amic el Dr. Grau. La decoració és abundantíssima i n’és la peça clau i essencial la capella. S’hi tracta d'un espai d'unes proporcions exquisides i una delicada execució, que convida l'ànima sensible a pregar. En els torrasses exteriors, Gaudí va gravar els escuts de Mons. Grau i Vallespinós. Durant la construcció, l'arquitecte viatjava sovint a Astorga, on era mal rebut per les forces vives de la petita ciutat i molt ben acollit pel Dr. Grau. Criticaven Gaudí que tingués dos encarregats i l'arquitecte es defensava: -Faig com l'empresari que tenia dos tenors a la companyia i li preguntaven per què ho feia: perquè canti l'altre. El 18 de setembre de 1893, el Dr. Grau morí i això suposà la interrupció indefinida de les obres. Gaudí dimití el 4 de novembre de 1893 i, en marxar expulsat pel Capítol i per l'opinió pública, l'arquitecte digué la següent frase profètica, amb la qual va donar per liquidat l'assumpte: «Seran incapaços d'acabar-ho i capaços de deixar-ho interromput». En efecte, el Capítol cercà nous professionals, que no van poder vèncer la dificultat enorme de donar als elements arquitectònics semiconstruïts l'alè genial amb què sortien de les mans de Gaudí; i a més no van aconseguir comprendre què havia fet tècnicament i s'equivocaren de ple en continuar. Així, en retirar una paret, les voltes s’enfonsaren, circumstància que es va aprofitar per divulgar als quatre vents que Gaudí era un incompetent. Les obres van quedar interrompudes indefinidament. Molts anys després, es van acabar amb una coberta digna, tot i que poc gaudiniana. L'edifici acull des de 1962 el Museu dels Camins.