Durante la guerra civil española el Hotel Carlton de Bilbao fue utilizado como sede del Departamento de Presidencia y Defensa del Gobierno provisional del País Vasco. Arquitectónicamente, es un edificio de inspiración francesa a la manera del Ritz madrileño, por ejemplo. El estilo es Segundo Imperio, con una planta triangular de ángulos achaflanados. Tiene seis plantas y sótano, con un porche en la fachada principal con terraza sobre la cubierta y profusa decoración; un conjunto de gran valor arquitectónico. Entre el 22 de octubre de 1936 y el 16 de junio de 1937, el edificio albergó dicho departamento, con el lehendakari José Antonio Aguirreal frente del mismo. 

El mismo edificio albergaba también la EAJ-28 Radio Emisora Bilbaína.Dicha emisora fue incautada por el Gobierno republicano y utilizada como medio de propaganda durante el conflicto. Otros edificios emblemáticos de Bilbao fueron utilizados como sedes de diferentes ramas del Gobierno Vasco durante la guerra. Fueron el Villa Mena, la Sociedad Bilbaína, el Banco de Comercio, el Palacio Ibaigane,el Palacio Escauriaza, la Naviera Sota-Aznar, la Equitativa, el edificio Chávarri, y el Chalet Estraunza.

El 4 de mayo de 1937 se emitió desde la emisora de la radio en el hotel un programa especial organizado por el ejecutivo para denunciar el bombardeo de Gernika. Participaron, entre otros, el Consejero de Justicia y Cultura, Jesús María Leizaola, o Bonifacio Echegaray, Presidente de la Comisión Jurídica Asesora del Gobierno de Euzkadi y miembro del Consejo de Cultura de Euzkadi. 

Desde el Hotel Carlton el Lehendakari J.A. Aguirre pronunció dos discursos relevantes:  el de Gabon, el 22 de diciembre de 1936, a través del cual difundió su gestión llevada a cabo hasta entonces, y el 7 de abril de 1937, con motivo de los seis meses de la constitución de su Gobierno.

El 16 de junio de 1937 la mayoría de los miembros del Departamento de Presidencia y Defensa abandonaron el edificio y se dirigieron a las encartaciones. Los equipos radiofónicos fueron abandonados y utilizados posteriormente por las autoridades franquistas. Ya desde el día 13 el Gobierno de Euzkadi delegó su autoridad a una Junta de Defensa. La Junta ocupó las dependencias del Departamento de Defensa en el Carlton.

Además del citado departamento, el Carlton albergó provisionalmente el Departamento de Asistencia Social y el del Consejo de Gobierno. Fue el lugar en el que se daban las conferencias de prensa y entrevistas a corresponsales que cubrían el conflicto. En el hotel se construyeron dos refugios antiaéreos, uno para los miembros del gobierno y otro para el resto de la población.

Actualmente se conserva una vidriera intacta de la época en el Salón Luis García Campos, donde se reunía el Gobierno de Euzkadi durante la guerra. Se conservan también la mesa presidencial y dos sillas. Hay también dos placas conmemorativas que aluden al periodo de la guerra, una en euskera y otra en castellano e inglés. Un Salón del lleva el nombre de El Búnker para conmemorar el que había.