Das barocke Schloss wurde von 1724 bis 1744 als Residenz für den Herzog Ernst August I. errichtet. Das Schlossgebäude ist der beherrschende Mittelbau mit einem Aussichtsturm und zwei seitlichen Pavillons. Um den Platz vor dem Schloss gruppieren sich symmetrisch vier Kavalierhäuser. Zentral befindet sich eine große Schlossfontäne.
Der Herzog von Sachsen-Weimar besaß 20 Jagd- und Lustschlösser. Die neue Anlage ließ er bauen, nachdem er den Belvedere vom Prinzen Eugen von Savoyen in Wien gesehen hatte und begeistert war.
Ab 1806 nutze der Sohn vom Großherzog mit seiner Gemahlin Maria Pawlowna es als Sommerresidenz.
1919 ging das Schloss und 1921 der Park in das Eigentum vom Land Thüringen über. Ab 1923 ist ein Museum im Schloss. Die Kavalierhäuser werden heute von der Hochschule für Musik „Franz Liszt“ genutzt.
Den Schlosspark Belvedere (43 ha) nutzte man ursprünglich als französischen Garten. Hinter dem Schloss befand sich ein Tiergarten und bis 1750 entstand die Orangerie. 1808 wurde das Ensemble der Orangerie um das Neue Haus erweitert. Ab 1811 erfolgte die Umgestaltung zu einem englischen Landschaftspark.
Für die Zarentochter ließ Carl Friedrich den russischen Garten anlegen. Ein kleines Heckentheater und ein Irrgarten kamen hinzu. In dem Garten steht ein Blauglockenbaum, benannt nach Anna Pawlowna, der Schwester der Großherzogin.
Der neue Orangeriegarten und die Orangerie erhielten mit den Belvederer Pflanzensammlungen Berühmtheit. Johann Wolfgang von Goethe und der Großherzog Carl August weilten oft hier und unternahmen naturwissenschaftlichen Studien. Um 1850 war die Gestaltung der Parkanlagen abgeschlossen.
