Organización del Real Colegio de Artillería e incendio del Alcázar
Mientras el convento de San Francisco permanecía ajeno a los cambios políticos que acontecían en España a principios del siglo XVIII, el Ejército se estaba viendo sometido a una importante reorganización promovida por Felipe V. A pesar de los esfuerzos realizados por el Rey para organizar la Artillería, creando por la ordenanza de 2 de mayo de 1710 el Regimiento de Real Artillería de España, o abriendo Escuelas prácticas de Artillería y bombas en Aragón, Extremadura, Andalucía y Galicia, quien verdaderamente impulsó el Cuerpo fue Carlos III.
De forma sintetizada, su más fiel colaborador, el Conde de Gazola, fue nombrado teniente general de los reales ejércitos en 1761 y dos años más tarde inspector general de Artillería. Fue el principal artífice, junto con el secretario del Despacho de la Guerra Ricardo Wall, de la organización del Real Cuerpo de Artillería, que quedó plasmada en el Reglamento de nuevo pie en que su Majestad manda que se establezca el Real Cuerpo de Artillería, de 29 de enero de 1762.
En su contenido se ordenaba, entre otros asuntos, la organización de un centro de enseñanza exclusivo para la Artillería. En su búsqueda por encontrar el lugar adecuado donde establecerlo, el Conde de Gazola pensó en primer lugar en el Alcázar de Toledo aunque terminó inclinándose por el de Segovia. Después de llevarse a cabo las correspondientes obras de rehabilitación, el día 16 de mayo de 1764 se inició el primer curso en el Real Colegio con la lección inaugural a cargo del padre Eximeno, de la Compañía de Jesús, como primer profesor. Esto convierte a la Academia de Artillería, heredera del Real Colegio, en el centro de enseñanza militar en activo más antiguo del mundo.
A partir de ese momento comenzaron a formarse en este palacio-fortaleza los oficiales del Cuerpo, siguiendo un programa eminentemente científico en línea con las ideas ilustradas del Siglo de las Luces que entonces imperaban en Europa. A partir de la inauguración, el Colegio permaneció en el Alcázar de Segovia con algunas ausencias temporales, que en síntesis fueron consecuencia de la Guerra de la Independencia (1808-1814), la disolución del Ejército en 1823, que trajo consigo la supresión de todos los colegios militares, incluido el de Segovia, y del establecimiento en 1825 en el Alcázar del Colegio General Militar que permaneció en el lugar hasta agosto de 1837.