Будівництво палацу розпочалось 1881 року на кошти князя Семена Воронцова. Проєктував палац у стилі часів Людовика XIII французький архітектор Етьєн Бушар. Після смерті князя в 1882 році роботи призупинилися.
Масандрівський палац
1889 року масандрівський маєток разом із недобудованою спорудою придбав імператор Олександр III, який доручив академіку Максиміліану Месмахеру закінчити будівництво та оформити інтер'єр палацу. У 1892–1902 роках спорудження палацового ансамблю продовжилося з внесенням багатьох змін в декор фасаду, виражений в стилі модерну, інтер'єр і планування парка. Будівництвом керував архітектор Оскар Вегенер. Робота була завершена вже по смерті імператора.
Палац призначався для відпочинку, тому в ньому не було апартаментів для зустрічей і парадних зал. Сім'я нового імператора Миколи II проводила літо в Лівадійському палаці. До Масандри члени імператорської сім'ї приїжджали для прогулянок парком, а в палаці зупинялись для нетривалого денного відпочинку.
1992 року в палаці відкрилася музейна експозиція, присвячена епосі Олександра III: тут представлено палацові інтер'єри другої половини XIX століття, предмети побуту і витвори мистецтва.
3 вересня 1993 року тут проходили переговори української та російської делегацій про розділ Чорноморського флоту (див. Масандрівські угоди).