Ursprünglich hatte hier bereits eine Mühle gestanden. Als der Erbmüller der Mönchmühle, Andreas Grüwel, 1747 vom König die Erlaubnis erhielt, an gleichem Standort eine Wassermühle zu errichten, stieß er beim Bau auf Reste einer 200 Jahre alten Vorgängermühle. Wegen Verschuldung musste Grüwel bereits 1755 die neue Mühle an den Lederfabrikanten Peter Friedrich Damm verkaufen. Der bescheidene Sattler aus Brandenburg hatte sich in Berlin als "Liverante" für die Armee nicht nur die königliche Gunst, sondern auch unermesslichen Reichtum erworben. Er baute eine weitere Mühle (Walkmühle) und 1759 eine Orangerie und ein Gärtnerhaus sowie zusätzlich ein Damen- und Kavaliershaus, wozu er vom Kronprinzen Friedrich Wilhelm angeregt wurde. Unter den nachfolgenden Besitzern entfaltete sich Dammsmühle zu einem beliebten Ausflugsort der feudalen Gesellschaft - nicht aus Liebe zum Landleben, sondern als modische Nachahmung des französischen Hoflebens. Auch Friedrich Wilhelm II. verlustierte sich hier mit seiner Mätresse, der "schönen Wilhelmine" Rietz, der späteren Gräfin von Lichtenau. Hier fanden jene Feste statt, die später unter dem Namen "Die Orgien der Gräfin von Lichtenau" zu makabrer Berühmtheit gelangten.
1805 brannte das Gebäude ab. 1825 ging Dammsmühle in die Hände des Londoner Kaufmanns Hesse über. Damals gehörten zwei zweistöckige Wohnhäuser (eines massiv, das andere Fachwerk), die Wassermühle, die Orangerie und die Eremitage zum Besitz.
Danach verkam Dammsmühle mit wechselnden Besitzern zu einem billigen Ausflugslokal. Jedoch mit dem Erwerb des Anwesens 1894 durch den jungen Leutnant Adolf Friedrich Wollank, aus einer reichen Kaufmannsfamilie in Berlin- Pankow stammend, entstand einer der stattlichsten Herrensitze der Mark. Neben dem bisherigen Wohnhaus ließ er einen prachtvollen neobarocken Schlossbau mit Turm errichten, der beide Gebäude verband. Der Mühlenteich wurde mit einem schwimmenden Tanzpalast im Stile einer indischen Moschee ausgestattet. Zusammen mit dem umgestalteten reizvollen Park bot die Anlage alle Voraussetzungen für strahlende Feste all jener, die Rang und Namen hatten. Der "Schöpfer dieses Paradieses" starb 1915 nach einem ausschweifenden Leben.
Seine Erben verkaufen das gesamte Anwesen an den englischen Industriellen Harry Goodwin Hart. In den dreißiger Jahren als Jude von den Nationalsozialisten verfolgt, flüchtete er in die Schweiz. Neuer Hausherr wurde der Reichsführer SS Heinrich Himmler mit seinem Stab, bis er in das Schloss Glienicke umsiedelte. Danach gehörte das Gebäude zeitweilig zum Konzentrationslager Sachsenhausen.
Nach dem Krieg belegte 1945 die Sowjetarmee das Gelände. Vom Frühjahr 1959 bis zum Spätherbst 1989 war das Schloss Gästehaus des Ministeriums für Staatssicherheit der DDR. Nach der Wende wurde das Areal für die Öffentlichkeit freigegeben. Zunächst einige Zeit als Schulungsheim genutzt, übernahm danach eine französischen Hotelkette das Objekt, sanierte es und betrieb es einige Jahre als komfortables Schlosshotel. 1994 musste es der Nutzer wegen Erbschaftsansprüchen verlassen. Seither ruiniert der Leerstand das Gebäude. In jüngster Zeit finden vor dem Schloss als Kulisse Open Air - Veranstaltungen statt. Es bleibt zu hoffen, dass ein neuer Investor dem Schloss Dammsmühle wieder zu altem Glanz verhilft.