Construit în 1698 de Constantin Brâncoveanu, palatul a fost ridicat înaintea celui de la Mogoşoaia şi, împreună cu alte reşedinţe brâncoveneşti, formează o categorie aparte. Fiecare palat astfel ridicat era destinat unui fiu al domnitorului, iar cel de la Potlogi urma să rămână primului fiu, Constantin.
După moartea violentă a domnitorului şi a copiilor săi în 1714, palatele rămân în moştenirea doamnei Maria Brâncoveanu care, cu mari greutăţi, recuperează parţial averea şi o împarte nepoţilor de fiice şi altor rude Cantacuzine.
Secolul al XIX-lea aduce palatul de la Potlogi, gradual, prin utilizări improprii, la stadiul de ruină, după cum este atestat în relatările diverşilor călători străini în ţările Române. Începutul secolului XX surprinde ansamblul în centrul preocupărilor de cercetare, se fac studii arheologice şi se recuperează materiale furate din palat în vederea unei viitoare reconstrucţii. Lucrările încep efectiv în anii 1950 şi nu se finalizează decât târziu, în anii 1980.
După 1989, deşi intrat în circuitul turistic, palatul nu este întreţinut corespunzător şi se degradează alarmant. Astăzi, clădirea se află în proces de restaurare.
