Le nom de Dolmabahçe, de dolma, « rempli » et bahçe, « jardin », signifie « le jardin comblé ». Ce nom rappelle les travaux d'aménagement du site, qui était à l'origine une crique du Bosphore. Comblé au cours du XVIIIe siècle, le port a été transformé en un jardin impérial, très apprécié des sultans ottomans.

Plusieurs palais d'été ont été bâtis à cet endroit, au cours des XVIIIe et XIXe siècles.

Le palais existant a été construit entre 1842 et 1853, sous le règne du sultan Abdülmecit Ier, sur le site de l'ancien palais côtier de Beşiktaş, par l'architecte arménien Garabet Amira Balyan (1800–1866), et de son fils Nigoğayos (1826–1858), Haci Said Aga étant responsable des travaux de construction.

Son édification coûta cinq millions de livres-or ottomanes, soit l'équivalent de 35 tonnes d'or, dont quatorze tonnes furent utilisées sous forme de feuille d'or pour décorer les plafonds du palais.

À l'issue des travaux, les sultans ont emménagé à Dolmabahçe, quittant le Palais de Topkapı qui n'avait pas le luxe moderne que pouvait fournir le nouveau palais.

Six sultans y résidèrent dès 1856, jusqu'à l'abolition du califat en 1924, puisque le dernier des califes à y vivre fut Abdülmecit II. Année durant laquelle une loi qui est entrée en vigueur le 3 mars, transféra la propriété du palais au patrimoine national de la nouvelle République turque.

Mustafa Kemal Atatürk, le leader et fondateur de cette république moderne, a utilisé le palais présidentiel comme résidence d'été et y a effectué certains de ses travaux les plus importants. Atatürk y a passé ses derniers jours et y mourut le 10 novembre 1938 à 9 h 05.

Le 29 mars 2022 s’est tenu dans le palais les pourparlers de cessez-le-feu entre les délégations ukrainiennes et russes.