A finales de julio de 1843 se volvió a reorganizar el 5.º Regimiento de Artillería. La decisión de que parte de esta unidad regresara a Segovia en agosto de ese mismo año, reanudó el viejo problema de alojamiento de la tropa. Para evitar que esta carga recayera sobre el vecindario, algo habitual en la época cuando no había suficientes locales militares, el Ayuntamiento, con el apoyo de la Diputación, comenzó a rehabilitar los inmuebles donde deberían instalarse las distintas pequeñas unidades que lo componían.
La falta de espacio y condiciones de habitabilidad de los cuarteles que existían en esos momentos en Segovia, hizo fijar las miradas en el extinguido y abandonado convento de San Francisco. Aunque en 1842 se habían designado algunas de sus dependencias para asilo de viudas pobres pensionistas, el 8 de mayo de 1844 fue transferido por la Junta de Amortización al Ayuntamiento, que a su vez se comprometió a cederlo al Ministerio de la Guerra para cuartel del 5.º Regimiento de Artillería, una vez el municipio hubiera llevado a cabo cuantas obras fueran necesarias para adaptarlo a su nuevo destino.
El Ayuntamiento efectuó en principio los trabajos más urgentes, aunque solamente en la mitad occidental de lo que fue el primitivo convento, es decir, el área alrededor del claustro, hoy patio de Orden. La zona restaurada sirvió para alojar a la tropa, reservándose el Estado su propiedad si dejaba de tener dicha aplicación. El cuartel, con una capacidad para 1.200 hombres, era sin duda el más apropiado y capaz de los que existían en esos momentos en Segovia, siendo además susceptible de una ampliación para albergar hasta 2.500 soldados siempre y cuando se contara con la totalidad del edificio.
No hay que echar en falta que cuando la desamortización afectó al convento, su extensión era muy inferior a la que actualmente tiene la instalación, constituyendo entonces su núcleo central el claustro rodeado de la iglesia y algunas dependencias como la sacristía, el refectorio y la sala capitular. Como se verá más adelante, las proporciones actuales son fruto de sucesivas cesiones y compras.
Según se especifica en el «Acta de entrega, recibo e inventario del cuartel de San Francisco», de fecha 11 de septiembre de 1844, el Ayuntamiento ejecutó las obras correspondientes más indispensables para alojar al regimiento, aunque como se ha dicho más arriba, solamente lo hizo en la parte occidental del recinto. La línea divisoria que separaba la zona ocupada por esta unidad del resto del exconvento, que quedó momentáneamente abandonado, discurría aproximadamente a lo largo del muro maestro oriental de lo que hoy es el aula Conde de Gazola y el patio del Magnolio (anteriormente conocido por el Jardín y jardín de Profesores), que quedó formando parte del cuartel.