Logo após a sua chegada na região de Palmas, em 1936, o prelado monsenhor frei Carlos Eduardo de Sabóia Bandeira de Mello iniciou a concepção do Seminário Diocesano até sua consolidação em 1939. Neste mesmo ano foi inaugurado, utilizando por instalações o Colégio Diocesano e depois na residência prelatícia. Em 1940, já teve sua sede própria pela compra de uma chácara de propriedade de Pedro Guimarães Ribas. Em 1948, após a venda da chácara para o Ministério da Guerra, o Seminário foi removido para a chácara São José, adquirida de Gumercindo de Lima, continuando a funcionar em instalações de madeira até 1963. No dia 29 de junho de 1959, é lançada a pedra fundamental do prédio de alvenaria, no mesmo local, com uma missa solene e benção de Dom Carlos Eduardo. A construção estende-se até 1963. Em 14 de março de 1964, é feita uma festa de inauguração do novo prédio do Seminário. Desde então o prédio vem sofrendo reformas para melhor atender os seminaristas. Não foram feitas grandes mudanças na estrutura geral do Seminário; ele conserva ainda boa parte do projeto construído em 1963. 
Atualmente, o Seminário tem 29 seminaristas e o reitor é o Pe Rudinei Willers.