Die Geschichte des Palais Liechtenstein beginnt 1658 als Fürst Johann Adam Andreas I von Liechtenstein einen Weingarten von der Familie Auersperg kaufte und durch weitere Zukäufe erweiterte.
Auf diesem Grund wurde schließlich das Palais Liechtenstein nach Plänen von Domenico Egidio Rossi aus dem Jahr 1690 erbaut.
Der Bau des Hauptgebäudes begann 1697 und obwohl schon 1704 der Rohbau fertig war, dauerte die aufwendige Ausgestaltung des Inneren noch bis ins Jahr 1709.
Dazu wurden die besten Künstler Wiens und Italiens engagiert.
Seinem Ruf folgten die Bildhauer Giovanni Giuliani, den Stukkateur Santino Bussi, sowie die Maler Marcantonio Franceschini, Johann Michael Rottmayr und Andrea Pozzo.
Sie schufen ein italienisch-antikes Gesamtkunstwerk, eine geschlossene, einem Palazzo gleichende Stadtvilla im römischen Stil.
Die Räumlichkeiten wurden jedoch nur im Sommer und für Repräsentationszwecke genutzt, da es praktisch unmöglich war die großen Räume zu beheizen.
Anfang des 19. Jahrhunderts wurde ein Großteil der umfangreichen Kunstsammlung der Liechtensteinischen Fürstenfamilie in das Gartenpalais transferiert und ab 1807 auch erstmals der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Der 2. Weltkrieg brachte auch für das Palais Liechtenstein große Veränderungen. Die Fürstenfamilie verlegte Ihren Hauptwohnsitz 1938 nach Vaduz und die Kunstsammlung folgte gegen Ende des Krieges.
Ab 1957 wurde das Palais hauptsächlich als Museum für Kunst genutzt. So befand sich hier zum Beispiel auch das Museum Moderner Kunst (MUMOK), bevor es 2001 in das neu errichtete Museumsquartier wechselte.
Von 2004 bis Ende 2011 befand sich im Palais das Liechtenstein-Museum, mit einer der größten und wertvollsten privaten Kunstsammlungen der Welt. Ein Teil der Sammlung befindet sich nach wie vor in den Galerieräumen.