Palatul Mogosoaia a fost construit in anul 1702 de Constantin Brancoveanu si are un stil arhitectural romanesc renascentist, mai exact un stil brancovenesc, o combinatie de elemente otomane cu elemente venetiene, stil folosit si la un alt palat al aceluiasi domnitor aflat la Potlogi. Lucrarea a fost finalizata pe 20 septembrie 1702 asa cum arata pisania de pe latura de est a palatului. Nu se cunoaste data inceperii constructiei insa se stie ca domnitorul roman Constantin Brancoveanu a cumparat pamantul pe care a fost construit palatul in anul 1681.
După 1714, când Constantin Brâncoveanu a fost executat la Constantinopol împreună cu întreaga sa familie, toată averea familiei a fost confiscată de otomani iar palatul a fost transformat în han. Răscumpărat de domnitorul Ștefan Cantacuzino, el a revenit apoi marelui ban Constantin Brâncoveanu, nepotul domnitorului, și a rămas în posesia familiei până la începutul secolului al XIX-lea.
Palatul a fost devastat de otomani în timpul războiului ruso-turc din 1768-1774, deoarece marele ban Nicolae Brâncoveanu ținuse partea rușilor în conflict. O nouă distrugere a palatului a avut loc cu ocaziarevoluției din 1821 când ultimul urmaș al Brâncovenilor, Grigore Brâncoveanu, a fugit la Brașov și clădirea a fost ocupată depanduri. După moartea lui Grigore în 1832, palatul a rămas moștenire fiicei sale adoptive, Zoe Mavrocordat și, prin căsătoria acesteia cu domnitorul Gheorghe Bibescu, a trecut în familia acestuia și a fost renovat între 1860–1880 de Nicolae Bibescu, care a construit și cavoul familiei în parcul palatului, și vila Elchingen din apropiere. Palatul a fost administrat în continuare de familia Bibescu care, însă, s-a mutat în vila cea nouă iar clădirea veche a rămas nelocuită. Aceasta până în 1911, când Maria-Nicole Darvari a vândut palatul vărului ei George-Valentin Bibescu, care l-a oferit drept cadou de nuntă soției acestuia, Martha.
Martha Bibescu s-a ocupat cu renovarea palatului începând cu anul 1912. În timpul Primului Război Mondial, lucrările de renovare au fost frânate de alte distrugeri suferite în urma bombardamentelor germane. În perioada ocupației germane a Bucureștiului și a sudului României, prințesa Martha Bibescu a rămas în capitală, ocupându-se de spitalul reginei Maria și locuind o vreme chiar în palat.
Revenită în țară după ce plecase la Londra, acuzată fiind de colaborarea cu trupele germane, Martha Bibescu a reluat lucrările de renovare după 1920, cheltuind mare parte din averea adunată din cărțile pe care le-a scris. Palatul a fost reinaugurat, astfel, în 1927, unele lucrări interioare continuând, însă, până în 1935.
În timpul celui de Al Doilea Război Mondial, palatul a fost loc de întâlnire al diplomaților aliați, fiind, pentru câteva luni, închiriat legației elvețiene din România. După 6 martie 1945, moșia a fost naționalizată forțat de guvernul comunist, Martha Bibescu obținând de la autorități declararea ca monument istoric a palatului, pe care încă îl mai deținea. Prințesa a plecat însă definitiv din țară în septembrie 1945, lăsând palatul fiicei sale Valentina și soțului ei, Dimitrie Ghika-Comănești.
In anul 1949 palatul a fost nationalizat deoarece Dimitrie si Valentina Ghika-Comanesti au fost arestati. Pana in 1957 cladirea a fost devalizata si devastata, colectiile de arta au fost furate si distruse.In anul 1957 a devenit sediul departamentului feudal al Muzeului De Arta si a fost restaurat pana in anul 1977. Platul Mogosoaia gazduieste Muzeul de Arta Brancoveneasca si este un important obiectiv turistic.