Osmanlı döneminde padişahın has bahçelerinden biri olan Küçüksu ve çevresini, Sultan IV. Murad'ın (1623-1640) çok sevdiği ve buraya "Gümüş Selvi" adını verdiği bilinmektedir.Sultan Abdülmecit tarafından Nigoğos Balyan'a yaptırılmış, inşaatı 1856 yılında tamamlanmıştır. Eski adı "Göksu Kasrı" olan bu yapı, padişahların, Boğaziçi kıyılarındaki biniş kasırlarından biridir. Kasırlar sadece hünkârların malı sayılan ve sarayların haricinde inşa edilen, köşkten büyük binalardır. Devamlı ikamet için kullanılmayan kasırlar, padişahların dinlenmeleri için vakit geçirdikleri yerdir.

17. yüzyıldan başlayarak çeşitli kaynaklarda "Bağçe-i Göksu" adıyla geçen yörede, özellikle 18. yüzyıldan başlayarak yoğun bir yapılaşma izlenmektedir. Sultan I. Mahmud (1730-1754) döneminde Divitdâr Emin Mehmed Paşa, padişah için bu Hasbahçe'nin deniz kıyısına iki katlı ahşap bir saray yaptırmış, bu yapı Sultan III. Selim (1789-1807) ve Sultan II. Mahmud (1808-1839) dönemlerinde de onarılarak kullanılmıştır. Sultan Abdülmecid (1839-1861) dönemi, özellikle saray ve kasır mimarlığında Batılı biçimlerin tercih edildiği yıllardır. Sultan Abdülmecid, Dolmabahçe ve Ihlamur yapılarında olduğu gibi Küçüksu Kasrı'nın bulunduğu alanda da eski ve ahşap yapıyı yıktırarak, yerine bugünkü kasrı yaptırmıştır.

1857 yılında yapımı tamamlanan Küçüksu Kasrı, 15 x 27 m. bir alan üzerine yığma tekniğiyle ve kâgir olarak yapılmıştır. Mimarı Nikoğos Balyan Kalfa'dır. Bodrumuyla birlikte üç katlı olan kasrın bodrum katı; kiler, mutfak ve hizmetkârlara ayrılmış, diğer katlarsa bir orta mekâna açılan dört oda biçiminde düzenlenmiştir. Bu özelliğiyle geleneksel Türk Evi plan tipini yansıtan yapı, genellikle dinlenme ve av amaçlı olarak kullanılan bir "biniş kasrı" niteliğindedir. Devlete ait diğer saray yapılarının tersine yüksek duvarlarla değil, dört yönde kapısı olan ve döküm tekniğiyle yapılmış zarif demir parmaklıklarla çevrilidir.

Kabartmalarla süslü ve hareketli deniz cephesinde, bu cepheye yaslanmış şadırvanlı küçük havuzunda, merdivenlerinde çeşitli batılı süsleme motifleri kullanılmıştır. Oda ve salonlar değerli sanat eserleriyle döşenmiş, bu iş için Viyana Operası dekoratörü Sechan görevlendirilmiştir.

Uzun kenarı denize paralel, dikdörtgen planlı bir yapıdır. Yerden 3m kadar yüksekteki bir alt bölüme oturan iki kattan oluşur. Deniz cephesi üç düşey parçaya ayrılmıştır.; bunlardan ortadaki düz, yanlardaki dışbükeydir. Orta bölümde bulunan kapıya, at nalı biçimli, iki kollu görkemli bir mermer merdivenle ulaşılır. At nalının iki kolu arasında fıskiyeli mermer bir havuz yer alır. Giriş bölümü dört sütunun taşıdığı kemerli bir sahanlığın gerisine doğru çekilmiştir. Zemin katta boydan boya ikişer balkon vardır. Üst kattaki konsollara taşıtılmış, zemin kattaki ayaklara oturtulmuştur. Yapının bütün cepheleri, en tepede konsollar üstünde ileri taşan ve çatıyı gizleyen bir parapet duvarıyla sona erer.

Alçı kabartma ve kalem işi süslemeli tavanları, bir Şömine müzesini andıran birbirinden farklı renk ve biçimde, değerli İtalyan mermerleriyle yapılmış şömineleri, her bir odada ayrı süslemeli ve ince işçilikli parkeleri, çeşitli Avrupa üsluplarındaki mobilyaları, halı ve tablolarıyla eşsiz bir sanat müzesi niteliğindeki Küçüksu Kasrı, Cumhuriyet Döneminde de bir süre devlet konukevi olarak kullanılmış ve günümüzde bir müze-saray işlevi kazanmıştır.

1992 yılında başlatılan kapsamlı bir restorasyon projesiyle Küçüksu Kasrı'nın denize kayması engellenerek, 1996 yılında yeniden müze-saray olarak ziyarete açılmıştır. Kasrın hemen yanı başındaki iskele, çeşme meydanı ve özgün bahçenin geçmişte olduğu gibi halkın eğlenip dinlenebildiği bir mesire kimliğine kavuşturulması amacıyla çeşme civarında ziyaretçilere kafeterya hizmetleri verilmekte, genişletilen rıhtım ulusal ya da uluslararası nitelikteki resepsiyonlara tahsis edilebilmektedir.