Das älteste erhaltene Schloss in der Potsdamer Kulturlandschaft geht auf ein Landhaus zurück, das der Große Kurfürst Friedrich Wilhelm von Brandenburg (1620 – 1688) seiner zweiten Gemahlin Dorothea (1636 – 1689) zum Geschenk machte. Sie ließ es zu einem repräsentativen frühbarocken Sommerschloss ausbauen.
Nach dem Tod der Kurfürstin wurde Caputh ein bevorzugter Aufenthaltsort des Kurfürsten Friedrich III. (1657 – 1713), der sich 1701 als Friedrich I. zum ersten König in Preußen krönte.

In fast allen Räumen haben sich die historischen Deckengestaltungen mit Gemälden und Stuckaturen erhalten. Die heute hier präsentierten Ausstattungstücke wie Lackmöbel, Porzellane, Skulpturen und Gemälde dokumentieren die höfische Kunstentfaltung und fürstliche Wohnkultur um 1700. Eine Bereicherung erfuhr das Schloss mit der Einrichtung des Fliesensaales durch den „Soldatenkönig“ Friedrich Wilhelm I. Im 18. Jahrhundert wurde das Gebäude verpachtet und später an August von Thümen (1757 – 1826) verkauft.
Ab 1947 diente es als Berufsschule. Die Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg übernahm das Baudenkmal 1995, um es nach umfangreichen Restaurierungsarbeiten 1998 als Museumsschloss zu öffnen.
Der ehemals barocke Garten erhielt Anfang des 19. Jahrhunderts in Anlehnung an einen Plan des Gartenkünstlers Peter Joseph Lenné eine landschaftliche Gestaltung.