La estación Palau Reial de la línea L3 del metro de Barcelona entró en servicio en el año 1975, con la prolongación del tramo entre Sants Estació y Zona Universitària. Está situada bajo la avenida Diagonal, entre la calle Tinent Coronel Valenzuela y la facultad de biología. La estación dispone de tres accesos, dos concentrados en el lado montaña de la Diagonal, delante del parque del Palacio Real de Pedralbes y el otro en el lado mar, en el cruce de la Diagonal con la calle Martí i Franquès. Este último acceso dispone de ascensor, ya que se tuvieron que trasladar las bocas de acceso del lado mar cuando se construyó el Trambaix. Los accesos del lado montaña se unen y mediante un pasillo se llega al vestíbulo, en el cual también está el acceso de Martí i Franquès. El vestíbulo está dotado de taquilla, máquinas de venta de billetes, los torniquetes de control de acceso a los andenes y de diversos locales comerciales. Los trenes circulan por un nivel inferior, formado por dos vías con andenes laterales de 94 metros de largo con un muro en medio que las separa. El enlace entre el vestíbulo y los andenes se realiza mediante dos conjuntos de escaleras, escaleras mecánicas y ascensores en cada andén.