Tras setenta años de abandono, el archivo es entregado en 1906 al Cuerpo Facultativo de Archiveros, comenzando una nueva etapa en la que deja a un lado su carácter administrativo para convertirse en un archivo histórico al servicio de los ciudadanos.
Tras una remodelación del archivo llevada a cabo en los años 1960, y considerando el edificio carente de seguridad, se construyó el actual entre 1969 y 1972, inspirado en el original del siglo XVI.
Se trata del fondo documental más voluminoso de los que se conservan en el Archivo y contiene la documentación producida por el tribunal conocido como Real Audiencia y Chancillería de Valladolid, órgano supremo responsable de impartir justicia en la Corona de Castilla al norte del río Tajo desde la Edad Media y hasta el año 1834.
Así, la documentación que se ha conservado de la Audiencia Territorial de Valladolid es significativamente menor que la del fondo antiguo, debido a que fue objeto de numerosos expurgos y eliminaciones a lo largo del siglo XIX.
Entre los elementos más destacados se encuentra la agrupación documental del Registro de Ejecutorias, con más de 187.000 documentos descritos y disponibles íntegramente en PARES.