La telefonía automática comienza en España mediante un contrato firmado en agosto de 1924 entre el estado y la compañía norteamericana International Telephone and Telegraph (IT&T) que previamente había adquirido la Compañía Peninsular de Teléfonos.

[2]​ Mediante este contrato se concedía a esta empresa «la organización, reforma y ampliación del servicio telefónico español».

En este edificio se dedicaba un espacio del Hall Principal a la telefonía mediante el establecimiento de ocho locutorios.

Se eligió para esta nueva central un sitio céntrico (cercano a la Puerta del Sol) y en medio de la nueva Gran Vía que daba aspecto de metrópoli moderna a Madrid.

Cárdenas tuvo además implicación en el diseño de otros edificios similares en algunas capitales españolas: Valencia, Pamplona, León o Zaragoza.

En 1927, finalizado su trabajo, Durant se desplaza a otros países y es relevado por el propio Cárdenas.

Surgen desavenencias con el Departamento de Edificación, finalmente dimite Juan Moya, quedando a cargo del anteproyecto Cárdenas.

Finalmente queda la portada principal elaborada con estilo neobarroco que se eleva por encima de los tres primeros pisos.

Este estilo de portada es finalmente la inspiración que reciben los Otamendi al diseñar el Edificio España.

Donde la New York Telephone Company (filial local de AT&T) contrata al joven e inexperto arquitecto Ralph Thomas Walker que colabora en el estudio McKenzie, Voorhees & Gmelin.

Este consejo no fue seguido por Cárdenas meses después cuando regresa a su despacho de Madrid.

Weeks actuaba como un ejecutivo de alto nivel, vigilaba la entrega en los plazos impuestos por la compañía, dejando los detalles técnicos a los subordinados: Cárdenas (Madrid) y Van Saanen (Bucarest).

[11]​ El diseño del edificio, tal y como se conoce en la actualidad, estaba dispuesto en agosto de 1926.

[15]​ Muchos, sobre todo aquellos referentes al armazón interior fueron vigilados con atención por la ITT de Nueva York.

Muchos de los cambios y revisiones se realizaban durante la fase constructiva del edificio.

Se emplearon tecnologías y grúas de un tamaño hasta entonces nunca visto en la ciudad, consiguiéndose levantar un esqueleto metálico en un tiempo muy breve.

Al principio, ITT favoreció la denominación del edificio como "Palacio de la Compañía Telefónica",[18]​ traducción directa de la expresión Telephone Palace que se usaba en Estados Unidos para las grandes sedes telefónicas del Bell System.

El avance de las tropas rebeldes a la capital tiene su llegada a finales otoño de 1936, fecha en la que Madrid comienza su defensa y con ello aparecen los primeros los bombardeos aéreos y posteriormente los artilleros desde las baterías colocadas en el cerro Garabitas.

[11]​[25]​ La fachada más afectada por los intensos bombardeos fue la que ofrecía su cara a la calle de Valverde.

El uso de telefonía móvil desde que se produjo en 1976, con la puesta en servicio del "Teléfono automático en vehículos" (TAV), y las mejoras tecnológicas fueron quitando protagonismo funcional al edificio, mientras que su valor histórico poco a poco iba creciendo.

En esta rehabilitación los pisos del primero al cuarto acomodan un espacio cultural y sede de la Fundación Telefónica.

Con esta nueva tecnología se reducía a la mitad el número de operadoras por llamada interurbana.

La primera central automática se puso en servicio en La Porte (Estados Unidos), en 1893, y en 1910 son ya 132 localidades las que cuentan con servicio automático del sistema Strowger, con un total de 200.000 abonados[7]​ Sistema que en 1889 patentara Almon Strowger en Estados Unidos.

El edificio se encuentra situado en un solar de 2.280 metros cuadrados, posee dos sótanos, planta baja y trece pisos más.

Dicha galería estaba dedicada a la comunicación exclusiva con el edificio de Gobernación (Ministerio del Interior).

En la segunda parte del edificio, intermedia, se instalan los servicios de conmutación automático, esta zona sería diseñada con gran sobriedad y sencillez.

En la azotea, en pabellones aislados, se montarán los motores para ascensores y en la torre (a esta altura), oficinas, estudios.

Con esta nueva tecnología se reducía a la mitad el número de operadoras por llamada interurbana.

Ya desde su construcción, y sus primitivas vallas publicitarias, el edificio fue adquiriendo protagonismo en la Gran Vía madrileña.

La novela Jerjes conquista el mar de Oscar Esquivias también se ambienta en este edificio.