گویا ناصرالدین شاه بر اثر دیدن تصاویر بناها و آسمان خراش های کشورهای اروپایی تمایل پیدا می کند بنای مرتفعی نظیر بناهای فرنگستان در پایتخت خود ایجاد نماید تا از بالای آن بتواند منظره شهر تهران و دورنمای اطراف را تماشا کند. البته در این میان، احداث این بنا را به عنوان یک شاخص مهم شهری هم زمان با احداث خیابان ناصریه(ناصرخسرو)را نیز نمی توان نادیده گرفت.
ساخت بنا در سال 1280 ه.ق آغاز و پس از سه سال در سال 1283ق به پایان رسید. ساختمان دو برج هم شکل دارد که آینه کاریها و نقاشی ها و گچ بری های ازاره ها، دیوارها و سقف های آن از حیث نمایش شیوه های متنوع تزئینات داخلی بناها در ایران بی نظیر است. این بنا پس از مرمت های لازم در سال 1350ش به سرپرستی استاد محمد کریم پیرنیا و همچنین مرمت های سالهای اولیه دهه هشتاد خورشیدی از سال 1378ش جهت بازدید عموم گشایش یافت.
لازم به ذکر است: طبقات فوقانی عمارت شمس العماره بازدید ندارد.