El Colegio de San Pedro y San Pablo de la Compañía de Jesús en la Corte, que iniciara su andadura a fines del siglo XVI, había alcanzado ya una notable prosperidad a principios del XVII, adquiriendo en 1603 el título de Colegio Imperial gracias a la protección y al cuantioso legado a su favor de la Emperatriz Dª María, hija de Carlos V y mujer de Maximiliano II de Austria, siendo también favorecido por Felipe IV, a quien se suele considerar fundador de los Reales Estudios en 1625. Se concentraban en ellos enseñanzas de otras instituciones anteriores, como el viejo Estudio de la Villa y la Academia de Matemáticas fundada por Felipe II. Las enseñanzas impartidas abarcaban tanto la Teología y la Filosofía como las lenguas sabias, la Geografía o las Ciencias. Lope de Vega, Quevedo y Calderón se encuentran entre los alumnos más distinguidos, junto a buena parte de la intelectualidad y la nobleza madrileña del siglo XVII.

Sin duda con motivo de la inauguración de los Reales Estudios en 1629 leyó Lope de Vega su Isagoge a los Reales Estudios de la Compañía de Jesús, poema en que canta las diversas lecciones del acto inaugural: "Pero apenas cesó, cuando dijeron / cuantos su voz oyeron / que Eusebio Nerembergio la dictaba, / o que el mismo Aristóteles hablaba, / por quien en conducir los animales / gastó Alejandro de talentos de oro / una infinita suma / haciendo estimación de libros tales, / como de más espléndido tesoro". En efecto, aquí podemos ver el folleto que recoge impresa la Prolusión a la doctrina y historia natural que Nieremberg leyó en la inauguración de los Estudios Reales en 1629. Famosas fueron también las festividades organizadas por los alumnos con motivo de diversas celebraciones religiosas y civiles, como las beatificaciones de San Ignacio, San Francisco Javier y San Luis Gonzaga, y la canonización de San Francisco de Borja en 1672, en la que quizá se representó la comedia de Calderón de El gran Duque de Gandía. Para celebrar la boda de Carlos II con María Luisa de Borbón, en 1681, los estudiantes escenificaron la zarzuela alegórica titulada Vencer a Marte sin Marte.

El Colegio Imperial formó la más importante biblioteca que ha habido en Madrid hasta el siglo XVIII, constituida por materiales de estudio, legados de diversos benefactores, y documentos varios de Jesuitas allí reunidos. Buena parte de esta biblioteca se encuentra hoy dividida entre la Universidad Complutense y la Real Academia de la Historia.

En 1725, Felipe V, a imitación del Colegio de Luis el Grande en París, funda dentro del Colegio Imperial el Real Seminario de Nobles, en el que un número reducido de personajes podía desde aprender las primeras letras hasta iniciarse en las lenguas clásicas y modernas o en la religión, la filosofía, las leyes y las ciencias.

Suprimida la Compañía de Jesús en 1767, Carlos III refunda los Reales Estudios de San Isidro en 1770, como continuación de las enseñanzas que allí se cursaban. Los Jesuitas volvieron en los períodos de 1816 a 1820, y de 1823 a 1834. Entre 1835 y 1845 vuelven a ser una institución laica, con el nombre de Estudios Nacionales, incorporándose en ese último año, enseñanzas y bienes, a la Universidad Literaria de Madrid.