จุดเริ่มต้นของการสร้างพระตำหนักเขาค้อ โดยเมื่อครั้งที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้เสด็จฯ มาทรงทำการเปิดอนุสรณ์สถานผู้เสียสละเขาค้อ เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ.2527 ได้ทรงปรารภกับ พลโท พิจิตร กุลละวานิชย์ (ยศขณะนั้น) แม่ทัพภาคที่ 1 และนายจำเนียร ปฎิเวชวรรณกิจ ผู้ว่าราชการจังหวัดเพชรบูรณ์ ในขณะนั้นว่า บริเวณเขาย่ามีพื้นที่สวยงามน่าจะจัดทำโครงการ อะไรสักอย่างหนึ่งเพื่ออนุรักษ์ป่าให้อุดมสมบูรณ์ ดังนั้นแม่ทัพภาคที่ 1 และผู้ว่าราชการจังหวัดเพชรบูรณ์ จึงตกลงใจกันสร้างพระตำหนักเขาค้อ เมื่อเดือน กรกฎาคม 2527 จากความร่วมมือของหลายๆ ฝ่ายเพื่อนำขึ้นน้อมเกล้าฯ ถวายแด่องค์พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว สำหรับใช้ประทับแรมในโอกาสที่พระองค์ท่านเสด็จฯ มาทรงเยี่ยมงานในโครงการพระราชดำริ ทรงเยี่ยมราษฎรในพื้นที่และจังหวัดใกล้เคียง พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้เสด็จฯ มาทรงทำพิธีเปิด พระตำหนักเขาค้อ เมื่อวันที่ 25 กุมภาพันธ์ 2528 ปัจจุบันพระตำหนักเขาค้อยังทำหน้าที่ต้อนรับนักท่องเที่ยวมาเยี่ยมชมอย่างไม่ขาดสาย สูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางประมาณ 1,100 เมตรภายในพระตำหนักประกอบด้วยอาคารเชื่อต่อกันลักษณะรูปวงแหวน
เป็นพระตำหนักที่ประทับของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระบรมราชินีนาถ ตั้งอยู่บนเขาย่า สูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางประมาณ 1,100 เมตรภายในพระตำหนักประกอบด้วยอาคารเชื่อต่อกันลักษณะรูปวงแหวน