最早，这个宫殿是1695-1699年弗里德里克三世请建筑师约翰·阿诺德·奈林为他的妻子索菲·夏洛特(她是一位颇有素养的艺术家与哲学家的著名资助人)在柏林与波茨坦之间修建的一座朴素的避暑寓所。1701年弗里德里克三世选帝侯成为普鲁士国王。

宫殿在约翰·埃奥桑德·哥德主持下进行了扩建。在1713年又一次以巴罗克式花厅为中心进行扩建，配上圆顶。把城堡变成小型的凡尔赛宫是弗里德里克大帝（弗里德里克二世国王）的主意。他指示退役普鲁士军队上尉、富有灵感的建筑师乔治·温策斯劳斯·冯·科诺贝尔斯多夫在1740-1746年修建了东边全新的洛可可风格的厢房，里面有皇室套间。1788年到1791年，卡尔·朗汉斯在弗里德里克·威廉一世设计了柑橘园西头的施洛斯剧院与院中现名观景楼的茶室(1788年)，这样夏洛滕堡宫就有505米长了。最后在1810年，弗里德里克·威廉三世决定纪念他受人民爱戴的妻子路易莎皇后，委派卡尔·弗里德里希·申克尔为路易莎建一座陵墓。 申克尔还参与设计了西厢房东头的起居区。

在1943年一场轰炸之后，夏洛滕堡宫几乎被完全烧毁，经过几十年，重建工作才完成。

今天，可以参观房子和浪漫主义美术馆。原先的施洛斯剧院成了史前史和古代史博物馆。庭院中心是安德烈亚斯·施吕特尔于1696-97所作勃兰登堡选帝侯威廉骑马像，表现了他一贯的军人气概。骑马像在二战以前一直立在柏林城堡外的长桥上，后来在用船运来的途中，和小船一起沉在了特格尔港口。直到1950年才被找到，两年后重又竖起。戈布林室风格优雅，有豪华的挂毯、精绘的羽键钢琴与法国油画，红色编织室有令人眼花缭乱的锦缎与镀金的拉毛粉饰；陶瓷宫有华丽的彩绘天棚，这一切都提醒人们普鲁士帝王们不仅仅有军事扩张的勃勃野心。城堡东部的新厢房中最激动人心的洛可可式金色美术馆与同样奢华的白厅，它们都是为弗里德里克大帝设计的。人们很容易想象得出弗里德里克在这华美的环境中，在巴赫最有才华的儿子卡尔·菲利普·伊曼纽尔的羽键琴伴奏下吹奏笛子的情景。申克尔设计的路易莎皇后的寝宫也在一层，有法国18世纪流派的油画，包括华托的《前往基希拉岛》及布歇与佩恩的作品。

城堡西侧是大柑橘园，现用于展览。静谧的朗汉斯楼，现为史前史与古代史博物馆。再后面有一条两侧长满云杉的大道通向陵墓。这是若干普鲁士统治者及属臣的墓地。威廉一世皇帝与路易莎皇后都埋葬于此。他们的墓地由克里斯蒂安·丹尼尔·劳赫设计得无可挑剔。

景观美化过的英国花园像公园似的向远处铺展。右边远处，在施普雷河畔的是结构紧凑的观景楼，由朗汉斯设计。它现为柏林陶瓷发展史博物馆，有来自韦格利、戈茨科夫斯基与皇家瓷器厂的高质量陶瓷器。布置整齐的法国花园在城堡的绿色钟形屋顶后面，有修整得象雕塑一样的草坪、树丛、湖与喷泉。东边是浪漫派画廊与申克尔馆，内存布来兴和格特讷的19世纪油画与申克尔自己创作的油画，城堡里有出售饮料的地方，不过有些游客更喜欢马路对面埃奥桑德咖啡馆的凉爽环境。