در سال 1057 ه.ق به دستور شاه عباس دوم در اصفهان احداث شد.
بسیاری از محققان وجه تسمیه کاخ را انعکاس تصویر بیست ستون بر استخر زیبا و بزرگ عمارت می دانند وعده ای نیز واژه چهل را به نشان تعداد زیاد ستونها می دانند ( عدد چهل در ادب فارسی نشانگر تعدد و کثرت است ) و به روایتی این کاخ ابتدا چهل ستون داشته تا اینکه در بیست و یکم رمضان 1118 ه.ق بر اثر سانحه آتش سوزی بییست ستون آن از بین رفته و اکنون آثار سوختگی در غرب عمارت دیده می شود .
باغ چهل ستون 67000 متر مربع مساحت دارد که در دوره شاه عبا س اول ساختمان کوچکی به صورت کوشک یا کلاه فرنگی در آن احداث گردید و در زما ن شاه عباس دوم توسعه یافت و چهلستون نام گرفت .
معماری این کاخ ترکیبی از هنر معماری چینی و ایرانی و فرنگی است . عمارت چهلستون مشتمل بر یک ایوان اصلی (بزرگ) به طول 38 متر و عرض 17 متر و ارتفاع 14 متر رو به شرق ساخته شده است ستونهای ایوان هشت ضلعی از جنس چوب چنار و کاج می باشند . چهار ستون وسط بر روی چهار شیر سنگی قرار دارد ، طراحی آنها به گونه‌ای است که دو شیر با یک سر نشان داده می شود . از دهان چهار شیر جلو ، آب به درون حوض می ریزد .
تالار مرکزی کاخ اختصاص به مهمانان خارجی و شخصیتهای کشورهای دیگر داشته است .
نقاشیهای موجود در تالار هر کدام واقعه‌ای تاریخی را به نمایش می‌گذارند که دو تا از این تابلوها ( جنگ شاه اسماعیل اول با سپاه عثمانی در چالدران و جنگ نادر شاه افشار با هندوها ) در زمان قاجاریه نصب شده است .
دو تخته سنگ حجاری شده شکل چهار شیر که در دو باغچه دو طرف معبر ورودی کاخ قرار دارد از بقایای عمارت سر پوشیده صفوی و آینه خانه به کاخ چهلستون منتقل شده است .
آثار پراکنده‌ای از دوران صفویه مانند سر در « مسجد قطبیه » سردرهای « زاویه در کوشک » و آثاری از مسجد درب جویباره یا پیربکران و« مسجدآقاسی » را برای محافظت به این کاخ انتقال و بر دیوارهای ضلع غربی و جنوبی نصب کرده اند