El proyecto, de estilo barroco, fue encomendado a Johann Bernhard Fischer von Erlach.
Las obras comenzaron en 1700 y tras un paréntesis en que estuvieron interrumpidadas, fueron finalizadas en 1732 en una forma más simplificada, tras haber optado los obipos sucesores por el palacio de Mirabell.
El arzobispo conde Leopold Anton von Firmian, quien también construyó palacio Leopoldskron, concluyó el palacio Klessheim, incluyendo una sala de ceremonias con una amplia terraza y una rampa que conduce a los jardines.
Después de la Anschluss austriaca, en el año 1938, Adolf Hitler, durante su estancia en la cercana residencia del Berghof, utilizaba el palacio Klessheim para conferencias y para alojar con huéspedes oficiales como Mussolini, Miklós Horthy, Ion Antonescu, Jozef Tiso y Ante Pavelić.
Durante la Guerra Fría, el gobierno neutral de Austria lo utilizaba para mantener conferencias y para alojar a dignatarios internacionales, entre ellos el presidente de EE. UU.
Desde 1993 es sede del Casino de Salzburgo, que antes estaba situado en el Mönchsberg.