Di tích Tam Tòa nằm ở góc đông nam bên trong Kinh thành cách bờ bắc sông Hương 300m về phía nam, qua cửa Thượng Tứ. Từ thời xưa đến nay khu đất Tam Tòa đã trải qua nhiều lần xây dựng và cải tạo với những bộ mặt kiến trúc, chức năng sử dụng và tên gọi khác nhau. Dưới đây là 5 lần thay đổi quan trọng nhất về chức năng và kiến trúc của khu di tích này.
Cơ Mật Viện - Tam Tòa
1. Vào khoảng 1738 - 1801: đây là trung tâm của Thủ phủ các chúa Nguyễn, sau đó là Kinh đô nhà Tây Sơn
Theo Lê Quý Đôn và Quốc Sử Quán triều Nguyễn thì vào năm 1738, chúa Nguyễn Phúc Khoát đã dùng khu đất này làm trung tâm để xây dựng Thủ phủ Phú Xuân và sau một năm thì hoàn thành, lúc bấy giờ gọi là Chính dinh, đến năm 1754 thì gọi là Đô thành. Đô thành Phú Xuân là trung tâm chính trị và văn hóa của Xứ Đàng Trong lúc bấy giờ, nhiều sử sách lúc đó mô tả là một đô thị huy hoàng tráng lệ, được các chúa Nguyễn dùng làm Thủ phủ cho đến năm 1775.
2. Đầu thế kỷ XIX: được xây dựng là chỗ ở của Hoàng tử Đảm (sau trở thành vua Minh Mạng)
Trong những năm đầu thế kỷ XIX, vua Gia Long (1802 - 1819) cho qui hoạch lại địa bàn Phú Xuân để mở rộng Kinh đô và xây dựng Kinh thành đồ sộ như hiện nay, tất cả các công trình kiến trúc của Đô thành cũ đều bị triệt giải và khu đất Tam Tòa được dùng để xây dựng chỗ ở cho Hoàng tử Nguyễn Phúc Đảm, con trai thứ 4 của vua Gia Long. Năm 1816, Hoàng tử Đảm được triều đình chọn làm Hoàng Thái tử và bị chuyển chỗ ở. Chỗ ở cũ của Thái tử được nhường lại cho Hoàng tử Nguyễn Phúc Chẩn (1803 - 1824), con trai thứ 9 của vua Gia Long. Cơ ngơi của ông ở đây được gọi là “công phủ”. Nhưng, ông mất sớm vì bệnh vào năm 1824, ông để lại cơ ngơi này cho người con trai trưởng là Nguyễn Phúc Thiện Khuê.
3. Từ năm 1839 - 1899: Chùa Giác Hoàng
Hoàng Thái tử Nguyễn Phúc Đảm lên nối ngôi cha vào năm 1820, lấy hiệu là Minh Mạng. Năm 1839, vua Minh Mạng nói rằng: “Đấy là đất lành, nhân đấy mà dựng chùa thờ Phật, cầu phúc lâu dài...”. Nhà vua cấp cho gia đình của cháu mình là Nguyễn Phúc Thiện Khuê một chỗ khác để ở, lấy khu đất ấy để xây dựng một ngôi chùa và đặt tên là chùa Giác Hoàng. Quy mô kiến trúc của chùa này khá lớn.
Voi quỳ trước cổng Cơ Mật Viện trước năm 1945
Nhà chính là điện Đại Hùng 3 gian 2 chái, phía sau là điện Đại Bảo. Trước điện Đại Hùng, tả hữu mỗi bên có 1 nhà 3 gian, rồi đến 1 cái lầu Hộ Pháp. Phía sau, tả hữu có tăng phòng, mỗi cái 5 gian, bên tả lại có nhà bếp 3 gian. Bốn mặt chùa đều xây tường gạch bao bọc. Nhà vua thấy trước điện Đại Bảo còn lại cái giếng xưa được đào khi nơi đây còn là “tiềm để” của mình, “nước trong mà ngọt”, nên đặt tên là giếng Phương Thanh và cho xây lại bằng đá thanh, dựng cạnh đó một tấm bia đá ghi tên giếng và xây một bi đình nhỏ để bảo vệ tấm bia.
Năm 1843, vua Thiệu Trị đã xếp hạng chùa Giác Hoàng vào danh sách 20 thắng cảnh của đất Thần kinh và vịnh một bài thơ nhan đề là “Giác Hoàng phạm ngữ” để ca ngợi ngôi chùa này. Bài thơ được khắc vào bia đá, dựng ở bên trái cổng chùa và xây nhà bia để che mưa nắng.
4. 1903 - 1945: Viện Cơ Mật
Sau 60 năm tồn tại các công trình kiến trúc của chùa Giác Hoàn đều bị triệt giải, dành khu đất này để xây dựng Viện Cơ Mật. Năm 1899, Viện Cơ Mật được khởi công xây dựng và hoàn thành năm 1903. Thật ra, Viện Cơ Mật chỉ là tên của công trình kiến trúc chính trong khuôn viên này. Hai bên sân trước, người ta còn xây thêm hai dãy nhà dài để sử dụng vào những công việc khác. Dãy bên phải, từ trong nhìn ra, dùng làm văn phòng của các ông Hội lý người Pháp (Délégué) bên cạnh bộ Hình và bộ Lại của Nam triều. Dãy bên trái là Bảo tàng Kinh tế (Musée Eïconomique). Vì trong khuôn viên có 3 tòa nhà nên trong dân gian Huế, người ta gọi chung đây là Tam Tòa.
Cổng chính Tam Tòa ngày xưa
Viện Cơ Mật, tòa nhà chính ở giữa, có hai tầng, là nơi hội họp mỗi tuần 2 lần của Hội đồng Thượng thư Nam triều dưới sự chủ tọa của viên Khâm sứ Pháp để thảo luận những vấn đề chung.
Còn về Bảo tàng Kinh tế thì đây là nơi trưng bày những sản phẩm động thực vật thuộc loại quý hiếm của Trung Kỳ (Annam) để phục vụ công chúng. Tư liệu lịch sử cho biết ngoài 3 tòa nhà, ở giữa mặt tiền có xây cổng tam quan và cách một khoảng sau cửa là bức bình phong, một công trình kiến trúc có giá trị về nghệ thuật, đặc biệt là các mô típ hoa văn trang trí.
5. 1945 - 2000: Trụ sở của một số cơ quan công quyền
Từ năm 1945 đến năm 1954, khu vực Tam Tòa hầu như không được sử dụng vào một công việc gì quan trọng đáng ghi nhận. Từ năm 1955 đến năm 1975, hai dãy nhà hai bên trở thành văn phòng của các cơ quan tư pháp địa phương, còn tòa nhà chính (Viện Cơ Mật cũ) được dùng làm nơi xét xử các vụ án từ sơ thẩm đến thượng phẩm. Từ năm 1975 đến năm 1976, sau ngày giải phóng, Ủy ban Quân Quảng Trị - Thiên Huế đóng và làm việc tại khu vực này. Từ năm 1976 đến năm 2000, khu vực Tam Tòa là trụ sở của Tỉnh ủy tỉnh Bình Trị Thiên (1976 - 1989), Tỉnh ủy tỉnh Thừa Thiên Huế (1989 - 2000).
Tòa nhà chính ở Cơ Mật Viện
Trong thời gian Tam Tòa được các cơ quan công quyền nói trên sử dụng, người ta đã phá bỏ bức bình phong, cải tạo tòa nhà chính, xây thêm cột cờ ở giữa sân, tôn tạo cảnh quan, sân vườn, ...
Ngày 12 tháng 10 năm 2000, Trung tâm Bảo tồn Di tích Cố đô Huế, tiếp quản khu vực Tam Toà, làm trụ sở từ đó đến nay.
Di tích Tam Tòa, liên quan mật thiết với một số thời kỳ lịch sử, đặc biệt là với các vua chúa và triều đình nhà Nguyễn, cũng như thời kỳ đô hộ cai trị của thực dân Pháp.