הארמון תוכנן על ידי הארכיטקט הגרמני פאול שולצה-נאומבורג. הוא נבנה בסגנון אנגלי כפרי, ובנייתו נמשכה כשלוש שנים והסתיימה בשנת 1917.
משפחת הנסיך הספיקה להתגורר בארמון זה רק שנה אחת. בנובמבר 1918, בעקבות המהפכה הגרמנית, נאלצה המשפחה לעזוב את גרמניה ולעבור להולנד. אך בשנת 1926 החזירה ממשלת רפובליקת ויימאר את הארמון למשפחת הנסיך, לאחר שזה ויתר על זכויותיו על כס המלכות.
היטלר ביקר בארמון שלוש פעמים. הנסיך ביקש ממנו להחזיר את משטר המונרכיה שבו הוא יהיה מלך אך ללא סמכויות, אולם היטלר סירב.
בשנת 1945, עם התקרבות הצבא האדום לפוטסדאם, עזבה משפחת הנסיך שנית את הארמון, הפעם לתמיד, וברחה למערב גרמניה.
מ-17 ביולי עד 2 באוגוסט 1945 נערכה בארמון ועידת פוטסדאם, ועידת פסגה בין מנהיגי בעלות הברית, שבתומה הועבר הארמון למועצת העיר פוטסדאם. תחילה שימש הארמון בית הספר של איגוד הנשים הדמוקרטי של גרמניה המזרחית. בשנת 1960 הועבר בית הספר למקום אחר. האגף המערבי של הארמון הוסב לבית מלון ובשאר אגפיו נפתח מוזיאון של ועידת פוטסדאם.
בשנת 1990 הוכרז ארמון צציליינהוף, יחד עם הגנים וארמון סנסוסי, כאתר מורשת עולמית על ידי אונסק"ו.