Brühl wurde im 12. Jahrhundert für die Kölner Erzbischöfe Verwaltungsmittelpunkt. Unter Erzbischof Siegfried von Westerburg (1274-1297) entstand eine Wasserburg als Bollwerk gegen die reichen, selbstbewußten und unabhängigen Kölner Bürger. In unmittelbarer Umgebung der Wasserburg befand sich ein Tiergarten, der als Wildpark genutzt wurde.

Nachdem die Siedlung 1285 zur Stadt erhoben wurde, vollendete Erzbischof Wikbold von Holte die Burg. Da Burg und Stadt in den kommenden Jahrhunderten häufig in kriegerische Auseinandersetzungen verwickelt waren, baute man den mittelalterlichen Kernbau im 14. und 15. Jahrhundert zu einer stattlichen Wasserburg mit Türmen, Bastionen und Vorburg aus. Im Zuge des dritten Eroberungskrieges Ludwig XIV. sprengten die französischen Truppen die Burg im Jahr 1689 – zurück blieb eine Ruine.

Kurfürst Joseph Clemens (1688-1723) widmete sich nach der Zerstörung der Residenzstadt Bonn zunächst dem Neubau seiner dortigen Residenz. Nach dem Ende des Spanischen Erbfolgekrieges, wandte er sich dann auch der Brühler Burgruine zu. Er plante ihre Herrichtung als eine „maison de campagne“, also als ein einfaches Landschloss, das der französischen Baukunst entsprechen sollte. Alle Pläne und Ideen blieben jedoch unausgeführt.

So wurde sein Neffe und Nachfolger, Kurfürst Clemens August (1700-1761), zum Bauherren der Augustusburg. Clemens August, Sohn des bayerischen Kurfürsten Max Emanuel aus dem Hause Wittelsbach, wurde von seinem Vater in den geistigen Stand bestimmt. Ihm gelang eine außerordentliche Karriere, die allseits bewundert wurde. Nachdem er 1719 Bischof von Münster und Paderborn geworden war, wurde er 1723 Nachfolger seines Onkels als Erzbischof und Kurfürst von Köln. Wenig später kamen die Bischofswürden von Hildesheim und Osnabrück hinzu. Außerdem besaß er die Herrschaft über zahlreiche Grafschaften und Herzogtümer und wurde auf dem Höhepunkt seiner glanzvollen Karriere 1732 zum Hochmeister des Deutschen Ritterordens bestimmt. Beim Volk war er als gutmütiger Fürst sehr beliebt.

Clemens August schuf sich in Brühl seine Lieblingsresidenz. Er engagierte den westfälischen Baumeister Conrad Schlaun (1694-1773) und legte 1725 den Grundstein an der Stelle der alten Wasserburg. Eine dreiflügelige, nach Osten offene Anlage entstand. Der Charakter einer Wasserburg blieb erhalten, da Schlaun außerdem auch einen alten Burgturm und einen Neubau integrierte.

Die weitere Planung übernahmen der bayerische Hofarchitekt Francois de Cuvilliés und sein Gartenkünstler Dominique Girard. Sie behielten die dreiflügelige Anlage bei, veränderten aber zahlreiche Planungen ihres Vorgängers Schlaun und gestalteten so eine moderne Residenz mit einem großartigen Barockgarten. Für die Planung des Treppenhauses und des Hochaltars der Schlosskirche konnte Clemens August den berühmten fränkischen Architekten Balthasar Neumann (1687-1735) gewinnen.

1768 war das dreiflügelige Schloss nach vierzigjähriger Bauzeit fertiggestellt. Es besaß nun drei Stockwerke und ein Mansardendach und war farblich in ockergelb und zartgrauen Tönen gefasst. Der Bauherr, bereits 1761 verstorben, erlebte die Vollendung seiner Lieblingsschöpfung nicht mehr.

Nach dem 1. Weltkrieg kam das Schloss in die Obhut der Verwaltung der Stattlichen Schlösser und Gärten Berlin. Von 1933 bis 1935 ließ die Verwaltung unter der Leitung von Georg Potente die Parterreanlagen nach dem Originalplan von Girard rekonstruieren.

Im 2. Weltkrieg wurde Schloss Augustusburg schwer beschädigt. Seit 1945 begannen die dringlichsten Wiederherstellungsarbeiten. Seit 1946 sind Schloss und Park im Besitz des Landes Nordrhein-Westfalen. Von 1984 bis 1986 wurden die Parterreanlagen auf der Girard´schen Planungsgrundlage nochmals erneuert. Es folgte die Erneuerung der Fontänebecken in den Boskettsälen nach historischen Plänen und Grabungsbefunden.