В 1753 году император Франц I Стефан, проявлявший интерес к естественным наукам и являвшийся мужем Марии Терезии, приобрел у муниципалитета Хитцинга заброшенное поле, перекрытое живой изгородью. Здесь он основал «Голландский ботанический сад»[1].

На месте современного Большого Пальмового Дома располагался красиво спроектированный сад, разделенный на три части и имевший геометрический план. Каждая часть состояла из четырех кварталов, в центре которых располагался фонтан. Северная часть сада представляла собой цветник, средняя часть служила огородом, на котором выращивали не только овощи, но и шпалерные фрукты, а южная часть была посвящена фруктовому саду. С северной стороны сада находилась большая теплица[1].

При Императорах Иосифе II и Франце II был значительно расширен «Голландский ботанический сад» путем приобретения новых участков земли. На приобретенной территории были построены новые теплицы, а также «Дендрарий» — сад, созданный для обучения и состоящий из экзотических американских деревьев, высаженных в ровные ряды на песчаной почве и обозначенных табличками. Например, в окрестностях бывшего «Большого пальмового дома», возведенного при императоре Франце II, росли четыре могучих платана. Каталог всего растительного фонда «Голландского ботанического сада» на 1799 год включал более 4000 растений, принадлежащих к почти 800 родам[1].

С 1828 года часть «голландского ботанического сада» была преобразована в пейзажный сад, вдохновленный английским образцом, и получила название «Сад придворных растений»[1].

В 1880 году на заказ императора Франца Иосифа I придворным архитектором Францем Ксавером Зегеншмидом был построен «Большой Пальмовый дом». При его открытии 17 июня 1882 года, здание, состоящее из сборных элементов, имело общую площадь 2500 м² и являлось самым большим стеклянным домом в мире. Его длина составляла 111 метров, максимальная ширина — 28 метров, а высшая точка достигала 25 метров[2].

Архитектура из стекла и железа была построена компанией Ignaz Gridl. Площадь остекления с более чем 40 000 стеклянных панелей составляет 4 900 м². Только после посещения императором в июле 1882 года, холодные и теплые комнатные растения были перенесены из старых стеклянных домов в новый пальмовый дом. В определенные дни население могло посещать обширные коллекции растений императорской семьи за небольшую плату[2].

В феврале 1945 года, несколько бомб упали возле Пальмового дома, и оконные стекла были разрушены ударными волнами. Часть растений удалось спасти, но из-за нехватки материалов после Второй мировой войны, Пальмовый дом был вновь открыт только в январе 1953 года. В 1976 году здание было настолько повреждено, что пришлось закрыть его для посещения. Структурная реконструкция проходила с 1986 по 1990 год. Западный портал был перестроен в кассовую зону, а ландшафт растительности был изменен. Большая часть деревьев была заново посажена, и в 1990 году пальмовый домик был торжественно открыт[2].

С 2011 по 2014 год, Дворец культуры и управляющая компания Шёнбрунн (нем. Schloss Schönbrunn Kultur- und Betriebsgesellschaft) провела реконструкцию с целью сохранения памятников и технических аспектов. Большой пальмовый дом содержит историческую коллекцию растений в трех домах: теплом доме, умеренном доме и холодном доме. Минимальная температура составляет 18 °C в южной теплице, 12 °C в центральном зале, терморегулируемом помещении и 6 °C в северной холодильной камере[2].

В оранжерее несколько раз в год проходят специальные выставки. Большой Пальмовый дом также может быть использован для частных мероприятий[2].