Nonostante le distruzioni della Seconda Guerra Mondiale, il Palazzo di Charlottenburg permette ai visitatori di sperimentare la cultura di corte della dinastia Hohenzollern dal XVII all'inizio del XX secolo. L'edificio originario del successivo complesso di palazzi e giardini era il Palazzo Lietzenburg, costruito tra il 1695 e il 1699 come piccolo palazzo di piacere per l'Elettrice Sofia Carlotta di Brandeburgo su progetto di Arnold Nering.

Il giardino fu il primo giardino barocco in Germania ad essere progettato in stile francese. Dopo l'incoronazione a re di Federico I nel 1701, iniziarono i lavori di ristrutturazione e ampliamento. Oggi le sale barocche, come il Gabinetto delle porcellane e la cappella, sono in gran parte visibili nella loro forma originale.

Dopo l'ascesa al trono di Federico il Grande, il palazzo subì un importante ampliamento. Nel 1740 iniziarono i lavori per la costruzione dell'Ala Nuova e delle sue sale da banchetto di rappresentanza, la Galleria d'Oro e la Sala Bianca, nonché degli appartamenti reali, secondo i progetti di Georg Wenzeslaus von Knobelsdorff. I dipinti di Antoine Watteau sono tra le opere d'arte più importanti del palazzo.

Anche Federico Guglielmo II, Federico Guglielmo III e sua moglie Luisa utilizzarono il Palazzo di Charlottenburg come residenza estiva. Nel 1810, Karl Friedrich Schinkel progettò una nuova camera da letto per la regina. La sala della biblioteca, con i suoi arredi originali, è stata conservata dall'epoca di Federico Guglielmo IV.

I giardini del palazzo ospitano il Nuovo Padiglione, il Belvedere e il mausoleo con la tomba della regina Luisa.