Costruita dal 1729 da Filippo Juvarra per Vittorio Amedeo II, la palazzina di caccia è una pianta a croce di Sant'Andrea organizzata attorno a un salone centrale coronato da un cervo di bronzo. Non è un castello ma una macchina di piacere, concepita per le cacce della corte di Torino nella pianura del Po.
Il Piemonte fu annesso alla Francia nel 1802 e diviso in dipartimenti. I beni di casa Savoia passarono al demanio imperiale: Stupinigi divenne una delle residenze ufficiali dell'Imperatore in Italia, insieme ai palazzi di Torino. Parte del mobilio fu rinnovata e alcuni appartamenti adattati al gusto francese.
Napoleone vi soggiornò nel maggio 1805, mentre attraversava l'Italia settentrionale per cingere a Milano la corona ferrea. Paolina Borghese, il cui marito il principe Camillo Borghese fu nominato governatore generale dei dipartimenti al di là delle Alpi, avrebbe risieduto nelle residenze torinesi — un esilio dorato che la principessa sopportò male.
Restituita ai Savoia nel 1814, la palazzina è scampata alle distruzioni e conserva i decori settecenteschi oltre a mobili d'epoca napoleonica. È oggi museo d'arte e d'arredamento, e fa parte delle residenze sabaude iscritte al patrimonio mondiale.