До XVII ст на місці палацу була гавань, що використовувалася з античних часів. Вважають, що саме з неї Мехмед II Фатіх звелів витягнути на берег свої кораблі і переправити їх у бухту Золотий Ріг під час взяття Константинополя. У часи Османської імперії у цій бухті стояли флагмани її флоту і проводилися традиційні морські святкування. В XVII ст гавань була засипана і створений сад Долмабахче, що використовувався падишахами для відпочинку. На території саду був збудований дерев'яний комплекс Бешикташ Сахіль Сарайї. Його було зруйновано, коли розпочали будівництво Долмабахче.

Новий палац будувався в 1842—1853 для султана Абдул-Меджида I, який став перейматися середньовічним палацовим комплексом Топкапи та бажав мати палац в стилі бароко, здатний змагатися у вишуканості з європейськими резиденціями XVIII століття.

За увесь час у палаці проживало шість султанів — Абдул-Меджид I (1839—1861), Абдул-Азіз (1861—1876), Мурад V (1876), Абдул-Гамід II (1876—1909), Мехмед V (1909—1918), Мехмед VI (1918—1922), Абдул-Меджид II (1922—1924).

У 1889 Абдул-Гамід II переніс свою резиденцію в новозбудований палац Йилдиз, однак його наступники повернулися в Долмабахче. Після падіння монархії в палаці оселився Ататюрк (1927—1938); тут він і помер 10 листопада 1938. До 1949 року, під час правління президента Ісмета Іненю, палац використовували як резиденцію. У 1984 році було відкрито музей.