La fundación del convento de clarisas se llevó a cabo gracias a la voluntad de María de Padilla (c1337-1361), amante de Pedro I el Cruel. Seguramente, esta mujer de familia noble era natural de Astudillo y por este motivo optó por realizar la fundación en esta población. En 1353 hizo las gestiones pertinentes ante las autoridades civiles y religiosas y al año siguiente llegó la licencia del papa Inocencio VI y empezaron las obras; la fundación se formalizó en 1356.
Además de esto, la fundadora dotó económicamente al establecimiento, con bienes y rentas, además el rey Pedro le concedió privilegios. A la muerte de la fundadora, fue enterrada en el monasterio, aunque en 1362 se legalizó la relación y se reconoció formalmente el matrimonio, entonces sus restos se trasladaron a la catedral de Sevilla. Tratándose de una fundación real (tenía el título de Real Monasterio), estuvo ocupado por monjas procedentes de la nobleza y familias castellanas notables, especialmente la de la propia fundadora.
Tuvo una vida próspera durante siglos, aunque con episodios adversos, como una ocupación militar a mediados del siglo XVI. En el siglo XVII, la comunidad limitó el número de monjas para garantizar su mantenimiento. La desamortización de 1835 acabó con las rentas que percibía la comunidad para su sustento. Las monjas no se vieron obligadas a abandonarlo; es más, entre 1868 y 1870 acogieron la comunidad de clarisas de Carrión de los Condes, y entre 1870 y 1872 la de Aguilar de Campoo. El monasterio ha sido restaurado, conserva su iglesia gótica y el palacio con elementos mudéjares.
- FERNÁNDEZ-RUIZ, César (1965). Ensayo histórico-biográfico sobre D. Pedro I de Castilla y Dª María de Padilla. El Real Monasterio y el Palacio de Astudillo. Publicaciones de la Institución Tello Téllez de Menesesnúm. 24
- FRANCO MATA, M. Ángela (2010). La sillería de Santa Clara de Astudillo. Publicaciones de la Institución Tello Téllez de Meneses, núm. 81
- FRANCO MATA, M. Ángela (2024). Palacio de Pedro I, actual convento de Santa Clara. Discover Islamic Art. Museum With No Frontiers
- GUMIEL CAMPOS, Pablo (2020). El Palacio de Astudillo al servicio de la reina María de Padilla. De Medio Aevo 15 (1)
- OREJÓN, Anacleto (1917). Historia del convento de Santa Clara de Astudillo. Palencia: Casa de Expósitos
- OREJÓN, Anacleto (1983). Historia de Astudillo y del convento de Sta. Clara. Palència: Diputación Provincial
- SÁNCHEZ, Cayetano; PRADA, M. Fernanda (1996). Reseña histórica de los monasterios de clarisas de España y Portugal. Vol. 1. Ávila: Hermanas Clarisas de España