El palacio se encuentra al Norte del pueblo, y los restos del castillo quedan en su parte trasera, sobre los campos.
Del antiguo castillo templario solo quedan algunos muros de piedra, y restos de un torreón de mampostería en una de sus esquinas. En el siglo XVI sufrió una fuerte reforma para convertirlo en un palacio de estilo mudéjar, que se encuentra en el más completo abandono (julio 2024).
Torreón septentrional del antiguo castillo, ahora situado en la parte trasera del palacio.
Parte baja del muro Noreste del palacio. También podría pertenecer al castillo.
Muro Noroeste del palacio, con el torreón y pequeños sectores en su parte baja similares en su fábrica.
También queda parte de un muro islámico que se situaba en el interior de una antigua edificación o almacén y que, tras derribarla, ha sido recuperado en un pequeño jardín. Se trata de un muro de 5’5 m de longitud y 4 de altura. Su fábrica consta de una primera parte de sillares almohadillados hasta los 1’8 de altura con claro origen musulmán (siglo IX-XI). El segundo aparejo, posiblemente del siglo XII, está formado por 3 hiladas de sillares y una altura de 1,20 metros, que parecen corresponder a una reparación del muro, posiblemente en época templaría, ya que cuenta con mucho parecido a la fábrica del torreón. Es posible de que fueran utilizados los propios bloques islámicos colocados a soga, ocultando la cara exterior original. En este aparejo, se utilizan también sillares de yeso trabados con abundante mortero y ripios. La tercera parte, de 1,80 metros, está realizada en mampostería de cantos rodados, y puede corresponder a una reparación de época posterior, en torno al siglo XIV. En el año 2021, con un presupuesto de 25.000 €, fue demolido el almacén y el muro restaurado.
Muro aparecido al derribar un viejo almacén.
En 1118, el rey Alfonso I, el Batallador, tras tomar las plazas de Ejea y Tauste, irrumpe con fuerza en el valle del Ebro y conquista Zaragoza llegando hasta Novillas. La repoblación de Novillas corrió a cargo de cristianos y con parte de los 10.000 mozárabes que trajo el Batallador de su expedición por tierras andaluzas en 1126. El mismo rey Alfonso I, durante su estancia en el castillo de Novillas, en junio de 1132, concedió la Carta Puebla a los mozárabes traídos aquí, otorgándoles los mismos derechos que otorgó a las ciudades de Zaragoza y Tudela. En 1133 Fortún Garcés Cajal, mayordomo del rey Alfonso I, y su esposa doña Toda, hacen voto de peregrinar a Jerusalén y testan a favor del Temple y del Hospital sus propiedades en Tudela, Tarazona y Novillas. En 1135 el Temple recibió juntamente con el Hospital la población y castillo de Novillas del rey García Ramírez de Pamplona, que por entonces estaba en litigio con Aragón. Los Templarios concedieron en 1151 Carta Puebla a la villa y cambiaron a los Hospitalarios sus posesiones en Mallén, para que Novillas fuera enteramente suya. Este acuerdo motivó la aparición de conflictos entre los vecinos de una y otra villa a consecuencia de derechos y heredades.
Novillas fue la gran encomienda del valle medio del Ebro y la más próspera económicamente, existiendo un cartulario impresionante sobre sus posesiones y actividades desde 1117 a 1198. El maestre de Novillas era una de las primeras autoridades templarias peninsulares, ejerciendo el control de la Orden en tierras navarras y en gran parte de las aragonesas. En 1174 el comendador don Nuño figuraba al frente de las encomiendas de Novillas y Huesca.
Tras la desaparición del Temple el castillo y sus pertenencias pasaron a los Hospitalarios. En el siglo XVI, el comendador del Hospital, Luís Talavera, costeando las obras con su propio capital, transformó el antiguo castillo (en ruinas en esa época) en un lujoso palacio, manteniendo tan solo una de las torres, la cual, debido a su mal estado y peligro de derrumbe, fue desmochada en 1741. La construcción del palacio permitió que el comendador estableciera su residencia en Novillas, centro de una importante encomienda que duró desde el año 1314 a 1841 estando administrativamente encuadrada en el Gran Priorato de Navarra de la Orden de San Juan de Jerusalén.