Die Grundsteinlegung des barocken Poppelsdorfer Schlosses auf den Überresten einer 1583 zerstörten Burg erfolgte 1715 unter dem damaligen Kölner Kurfürsten Joseph Clemens. Er beauftragte den französischen Architekten Robert de Cotte, der auch die Pläne für die Kurfürstliche Residenz entwarf, mit der Planung. Vollendet wurde es erst 1753 durch seinen Nachfolger Clemens August, der mit dem Bau den berühmten Baumeister Balthasar Neumann beauftragt hatte. An der Stelle eines alten Wasserschlosses entstand hier ein reich gegliederter Bau, der mit einem Quadrat von vier Flügeln einen runden Arkadenhof umschließt.

Das Schloss, auch Lustschloss Clemensruhe genannt, bildet eine geschlossene vierflügelige Anlage mit jeweils einem Pavillon an den Ecken und in der Mitte der Flügel. Es richtet sich in seinen Sichtachsen sowohl auf die Residenz aus als auch auf die dahinter gelegene Wallfahtskirche auf dem Kreuzberg. Als Sichtachse zum Rhein hin war ursprünglich ein Kanal geplant, verwirklicht wurde jedoch eine breite Kastanienallee.

Von der ursprünglichen, kunstvollen Innenausstattung und Innengestaltung ist nichts erhalten geblieben. Nach starken Zerstörungen 1944 erfolgte ein Wiederaufbau ab 1955.

1818 wurde sowohl das Schloss als auch der angrenzende Park der neu geründeten Rheinischen Friedrich-Wilhelm-Universität Bonn übereignet und beherbergt seitdem ihre naturwissenschaftlichen Sammlungen. Auch das Mineralogisch-Petrologische Museum ist hier mit einer bedeutenden Sammlung zu Hause.

Der angrenzende Schlossgarten wurde zum "Botanischen Garten" entwickelt und ist heute einer der ältesten und artenreichsten Gärten der Welt.

Eine besondere Attraktion für Liebhaber klassischer Musik bilden alljährlich die "Poppelsdorfer Schlosskonzerte". Vor der beleuchteten Kulisse des barocken Schlosses finden diese Aufführungen hier an Sommerabenden statt.