Изградња конака је започета у марту 1831. године, непосредно пошто је Србија добила статус аутономне наследне кнежевине (1830). Конак је подигнут по пројекту Хаџи Николе Живковића, мајстора градитеља са југа Балкана који је уједно био и главни архитекта свих државних здања у време кнеза Милоша. Градитељи су били Јања Михаиловић и Никола Ђорђевић, који су са својим градитељским дружинама (тајфама) већ дуже време уживали кнежево поверење.
По начину зидања, плану и стилу, конак припада касноосманској архитектури и представља један од последњих градитељских и уметничких трагова османске културе у Србији. Преузимање културних образаца владајуће османске елите и убрзано прихватање европске културе, које је пратило борбу за државну независност, видљиво је већ у овом конаку.
Неокласицистички елементи на фасадама и типична османска унутрашња декорација показују комбинацију ових различитих култура, начина живљења и традиција. Сачувани извори говоре и о сличној мешавини култура када је реч о унутрашњем уређењу. Собе су биле опремљене у складу са османском традицијиом – са ниским клупама – миндерлуцима, прекривеним богатим тканинама и јастуцима, а на подовима су били ћилими. Али су са таваница висили лустери и фењери, а на зидовима су се налазили сатови, огледала и уметничке слике, набављани у Бечу или Пешти. Занимљиво је да је и прва колекција уметничких слика у Кнежевини Србији (не постоји више) била смештена у Топчидерском конаку.
Типично за богате приватне резиденције, и Конак кнеза Милоша је главном фасадом окренут ка врту, тј. данашњем парку. Тешко је реконструисати тачан распоред просторија, али је сигурно да је конак морао да испуњава више различитих функција, од приватне резиденције кнеза до места на коме су се обављали државни послови.
Приземље је било намењено стражи, послужитељима и чиновницима Кнежеве канцеларије. На спрату (piano nobile) су се налазиле богато декорисане собе од којих су оне са северне стране чиниле апартман кнеза Милоша. Он се састојао од тзв. парадне собе са припадајућом оставом, трпезарије, и богомоље, односно спаваће собе са нишом за иконе и кандило. Исте такве собе са јужне стране стране конака биле су намењене члановима породице. У средини се налазио пространи хол са диванханом (тур. divanhane, соба за разговор) и највећом салом, вероватно трпезаријом.
Посебну занимљивост Топчидерског конака чини сликана и дрворезбарска декорација, будући да је једна од најстаријих очуваних у Србији. Аутентичне декорација се налази на таваници хола, парадној соби и богомољи кнеза Милоша и диванхани. Распоред и тематика сликане декорације указују на значај ових просторија.
По жељи кнеза Милоша, исти мајстори су у близини конака подигли и придворну цркву Св. апостола Петра и Павла, са свештеничким конаком поред. У близини се налазио и посебан кнежев павиљон за гозбе, а као део дворског комплекса подигнуте су и бројне помоћне зграде: коњушнице, кухиње, пекаре, магазе и гостионице. Комплекс су чиниле и бројне баште и воћњаци, као и чесме и фонтане (шедрвани).
Дворски комплекс у Топчидеру је грађен као приватно кнежево имање. Поред долине Топчидерске реке, обухватао је и цео Сењак и Дедиње, као и делове Аде Циганлије. Кнез Милош је до краја своје прве владавине (1839) овде развио веома живу економску активност, успостављајући нека од првих предузећа модерне српске државе.
Намештај, слике и лични предмети кнеза Милоша из конака у Топчидеру, нажалост, нису очувани. Све што је припадало собама кнеза Милоша Обреновића је после доласка династије Карађорђевић на власт 1903. године премештено у Народни музеј, који је страдао током аустријског бомбардовања у Првом светском рату.
Диванхана
Шарена соба
Чувени Топчидерски парк је уређен у време владавине уставобранитеља (1842−1858) као дворски парк, али је истовремено био намењен и јавној употреби. У периоду када је Београд био подељен између турске и српске управе, а безбедних јавних градских шеталишта скоро да и није било, овај простор артифициране и неговане природе представљао је прави рај за Београђане. И после 1867. године и повлачења турске војске из града, када је почело уређивање Београда и његово претварање у модеран европски град, Топчидер није изгубио на својој привлачности, остајући дуго омиљено београдско излетиште. Сви владари династије Обреновић су парку посвећивали велику пажњу, настојећи да се он обогати скулптурама, водоскоцима, ретким егзотичним врстама дрвећа, али и домаћим биљкама, како би Топчидер осим универзалног имао и национални карактер.
Већ је кнез Милош користио Топчидер за приређивање великих народних окупљања и прослава. У Топчидеру се током 19. столећа одржало и неколико Народних скупштина. Улога Топчидера као места манифестације новостечених слобода посебно је дошла до изражаја 1865. године, када је кнез Михаило, упркос противљењу османских власти, управо овде приредио величанствену прославу 50-годишњице Таковског устанка (1815).
Топчидер је имао велики значај за династију Обреновић. Ту је, по свом повратку на власт у Србију 1859. године, боравио и преминуо кнез Милош, тада прослављени „Отац отаџбине” и оснивач династије Обреновић. У Топчидеру је 1868. године у атентату трагично преминуо његов син и наследник кнез Михаило, а на месту његове погибије подигнуто је скромно обележје.
После династичке смене на престолу Србије, конак кнеза Милоша је препуштен забораву. У периоду након Првог светског рата, у њему је накратко био смештен Музеј лова и шумарства. Након Другог светског рата, у њему је био смештен Музеј Првог српског устанка, да би се од 1966. године нашао у саставу тек основаног Историјског музеја Србије, чији је и данас део.