Bakının XV əsrdə Şirvanşahlar dövlətinin paytaxtına çevrilməsi ilə əlaqədar tikilmişdir.  Şirvanşahlar saray kompleksinin əsası Azərbaycan tarixində ən uzunömürlü dövlət olan Şirvanşahlar dövlətinin başçısı Şirvanşah I Şeyx İbrahimin dövründə qoyulub.

1420-1460-cı illər arasında salınmış Şirvanşahlar sarayı kompleksinin binaları yerin relyefinə uyğun olaraq, əsasən üç səviyyədə qruplaşdırılmışdır. Ərazinin ən hündür yerində olan yuxarı həyətdə saray binası (1420-ci illər) və ona bitişik divanxana (1450-ci illər). Aşağı həyətdə türbə (1435) və minarəli Şah məscidi (1442), yuxarı həyətin yaxınlığında Seyid Yəhya Cəlaləddin Bakuvinin türbəsi (1450-ci illər) və ona bitişik kiçik məscid (Keyqubad məscidi) yerləşir. Türbə olan həyətin giriş baştağı – Şimal darvazası XVI əsrdə (1585) tikilmişdir. Şirvanşahlar sarayı kompleksinin yaxınlığında hamam “Şah kəhrizi” nin qurtaracağında 500 min litr su tutan ovdan qalmışdır.

Şirvanşahlar sarayı kompleksi əvvəldən tərtib edilmiş plan üzrə tikildiyi ehtimal olunur. Şirvanşahlar sarayı kompleksinin ahəngdarlığı binaların miqyasının məharətlə uyğunlaşdırılması, yeganə inşaat materialı kimi hamar olunmuş yerli əhəngdaşının tədbiqi, daş üzərində bədii oymalar və memarlıq elementlərinin tələb edilən şəkildə yerləşdirilməsi ilə əlaqədardır. Şirvanşahlar sarayının əsas binalarının Memar Əli tərəfindən tikilməsi ehtimal olunur. Memar Əlinin adı 1435-ci il tarixli türbənin baştağındakı badamvari medalyonlarda həkk olunmuşdur. Şimal darvazasının baştağı üzərindəki kitabədə Ustad Əmirşah Vəlyənkuhinin adı yazılmışdır. 

Əvvəllər yaşayış binasında 52 otaq olmuş, bunların 27-si birinci alt mərtəbədə, 25-i ikinci, üst mərtəbədə yerləşibmiş. Tədqiqatçıların fikrincə, qala mazğallarına oxşar dar pəncərələri olan alt mərtəbə xidmətçilərin mənzilləri, geniş pəncərələri olan üst mərtəbə isə şah ailəsi və onun yaxın adamları üçün nəzərdə tutulubmuş. Lakin sarayın üst mərtəbəsi özünün ilkin quruluşunu saxlaya bilməmişdir. Şimali Azərbaycan Rusiyanın tərkibinə daxil olduqdan sonra rus hərbi idarəsi artıq baxımsızlıq üzündən dağılmaqda olan saray binasından özünün məqsədləri üçün istifadə etmişdir və elə o vaxt binada sərbəst təmir işləri aparılmışdır. Artıq köhnəlib uçmuş günbəz və içəridəki arakəsmələr sökülmüş, bir çox otaqlar birləşdirilmiş, bəzi əlavə qapılar açılmış və başqa işlər görülmüşdür. Binanın aşağı həyətə baxan tərəfi girintili-çıxıntılıdır ki, bu da həmin tərəfə baxan otaqları daha yaxşı işıqlandırmaq, dənizi seyr etmək imkanı yaratmaq məqsədilə edilmişdir.

Divanxananın əsas qapısının sağ divarı üzərində irihəcmli, altıbucaqlı qönçədə qədim ərəb xətti - kufi ilə altı dəfə təkrar olunan «Allah vahiddi» («Allahu Əkbər») və «Məhəmməd» adı, sol divarı üzərindəki altıbucaqlı qönçədə isə iki dəfə təkrar olunmaqla «Allahdan başqa məbud yoxdur. Məhəmməd Allahın elçisidir. Həqiqətən, Əli Allahın vəlisidir» ehkamı həkk olunmuşdur.

Bəzi tədqiqatçılar divanxananın kompleksin başqa tikililərinə nisbətən hakim mövqeyinə əsaslanaraq belə güman edirlər ki, o, qəbullar və dövlət məsələlərinin məşvərət yeri olmuşdur. Digərləri isə, onu maliyyə müəssisəsi və hətta xəzinə adlandırırlar. Oradan, hətta məhkəmə işləri üçün istifadə edildiyini də söyləyənlər var və nəhayət, onu xatirə tikililər cərgəsinə daxil edənlər də vardır.

Saray kompleksinin daha bir binası da aşağı həyətdə yerləşən Şirvanşahların ailə məqbərəsidir. Bina günbəzli mərkəzi salonda və dörd kiçik, hücrəyəbənzər otaqlardan ibarətdir. Məqbərənin qapısı zəngin bəzəkli portal şəklindədir. Bu tikinti Azərbaycan memarlığının ən gözəl nümunələrindən biri sayıla bilər. Binanın nə məqsədlə tikildiyi, qapı üstündəki kitabədən bilinir. Burada yazılmışdır ki, türbə Şirvanşah Xəlilullahın əmrilə 839-cu ildə (miladi 1435-1436) anası və oğlu üçün tikilmişdir. Türbənin salonunda aparılmış arxeoloji axtarışlar zamanı üstü daş üzlüklə örtülmüş yeddi sərdabə açılmışdı. Müəyyən edilmişdi ki, bu sərdabələrdə Şirvanşahın ailə üzvləri dəfn olunmuşdu: anası Bikə-xanım, oğlanları Fərruh-yamin, Şeyx Saleh, Əmir Bəhrəm və b.

Türbənin yanında uca minarəsi olan «Şah məscidi» yerləşir. Abidənin ibadət salonu çatma tağlarla örtülmüşdür. Məscidin üç küncündə ikimərtəbəli hücrələr vardır. Hücrələrdə işıqdan ötrü ensiz daş şəbəkəli kiçik pəncərələr açılmışdır, taxça və çıraq yerləri vardır. Məscidin şimal-şərq tərəfində yüksələn gözəl bir minarəsi vardır. Minarəyə dolama pilləkənlə çıxmaq mümkündür. Minarənin yuxarısında kiçik eyvan vardır ki, buradan müəzzin ibadətə çağırarmış. Eyvana «şərəfə» deyilir. Vaxtilə eyvan zəngin naxışlı daş məhəccər ilə əhatə olunmuşdu. Lakin illər ötdükcə daş məhəccər uçub dağıldığından XIX əsrdə dəmir məhəccər ilə əvəz edilmişdir. Şərəfənin alt hissəsində həkk edilmiş kitabədən görünür ki, minarə hicri 845, miladi 1441-1442-ci ildə tikilmişdir. Nəhayət, aşağı həyətin şərq hissəsində ən aşağı təbəqədə 1947 və 1958-1962-ci illərdə aparılmış arxeoloji qazıntılar zamanı torpaq altında qalmış 26 otaqdan ibarət böyük hamamın binası üzə çıxarılmışdır. Hamam xeyli dərində tikilmişdir, belə ki, yerin üstünə hamamın ancaq günbəzləri çıxırdı. Hamamın nisbətən böyük mərkəzi otağı altıbucaqlı, qalanları isə dördbucaqlıdır. Hamama su yaxınlıqda yerləşən ovdandan gəlirdi. Bu çox böyük ovdan idi. O, həm sarayı və həm də şəhərin ətraf yaşayış yerlərinin sakinlərini su ilə təmin edirdi.

Bеləliklə, аydın оlur ki, “Şirvаnşаhlаr Sаrаyı Ansаmblı” orta əsr Аzərbаycаn mеmаrlığının mоnumеntаl dеkоrаtiv sənətinin möhtəşəm nümunəsidir.

Şirvanşahlar Sarayı Kompleksi 2000-ci ilin dekabr ayının 2-də UNESCO-nun Dünya Maddi-Mədəni İrs Siyahısına daxil olub.