L'area in cui sorge il Palazzo Dolmabahçe era originariamente una baia che fungeva da porto naturale fin dall'antichità. Si pensa che da qui il sultano Mehmed II (il Conquistatore) facesse issare le sue navi su una rampa di legno per lanciarle nel Corno d'Oro. La flotta navale ottomana era solita gettare l'ancora nella baia e qui si tenevano cerimonie navali. La baia fu interrata a partire dal XVII secolo, ricevendo il nome di "Dolmabahçe" (giardino riempito) e utilizzata come Giardino Imperiale. Tutti gli edifici del complesso prima del XIX secolo erano denominati "Palazzo sul Lungomare di Beşiktaş".

Durante il regno del sultano Abdülmecid (1839-1861), il Palazzo sul Lungomare di Beşiktaş, divenuto inutilizzabile, fu demolito e il Palazzo Dolmabahçe fu costruito dagli architetti imperiali Karabet Balyan, Ohannes Serveryan, Nikogos Balyan e James William Smith. Due supervisori dei lavori, Hacı Said Aga (1843-1850) ed Esseyid Ali Şahin Bey (1850-1856), furono incaricati.

Il palazzo fu abitato dal 1856 da sei sultani e dall'ultimo califfo: il sultano Abdülmecid (1839-1856), il sultano Abdülaziz (1861-1876), il sultano Murad V (1876), il sultano Abdülhamid II (1876-1909), il sultano Mehmed Reşad V (1909-1918), il sultano Mehmed VI Vahideddin (1918-1922) e l'ultimo califfo Abdülmecid (1922-1924). Dopo la fondazione della Repubblica, Mustafa Kemal Atatürk soggiornò temporaneamente nel palazzo per un totale di 4 anni, tra il 1927 e il 1938. Lavorò a palazzo e vi morì. Il palazzo fu utilizzato come residenza presidenziale durante il mandato di İsmet İnönü fino al 1949, e fu aperto al pubblico come palazzo-museo con i suoi arredi originali nel 1984. Oltre all'edificio principale parallelo al Bosforo, il Palazzo Dolmabahçe è costituito da diversi edifici utilizzati per scopi specifici, tra cui una vetreria, una fonderia, una voliera e delle scuderie. Il complesso comprende anche l'Appartamento del Principe Ereditario, la Torre dell'Orologio e i Chioschi delle Partenze dietro l'Appartamento del Principe Ereditario, costruiti durante il regno del Sultano Abdulhamid II (1876-1909).

La struttura principale, composta da due piani regolari, un attico e un seminterrato, è divisa in tre sezioni con funzioni distinte. Si tratta della Sezione Amministrativa (Mabeyn-i Hümâyûn), dove si discuteva degli affari del Paese, della Sezione Privata (Harem), dove vivevano il Sultano e la sua famiglia, e, tra queste, della Grande Sala Cerimoniale, dove il Sultano riceveva i notabili dello Stato nei giorni religiosi e dove si tenevano le cerimonie di Stato. Il palazzo conta 285 stanze, 44 saloni, 68 bagni e 6 bagni turchi. Essendo un edificio monoblocco, è il palazzo più grande della Turchia, con una superficie di 14.595 m².

Funzionalmente e architettonicamente, il palazzo conserva la tradizionale disposizione delle case turche, con una sala centrale e stanze che la circondano; tuttavia, sono stati ampiamente utilizzati elementi decorativi occidentali in stili come il Barocco, il Rococò e il Neoclassico. In questo modo, elementi stilistici e culturali tradizionali ottomani sono stati fusi con un approccio occidentale, dando vita a una nuova interpretazione.

Tappeti Hereke, cristalli Baccarat, porcellane di Sèvres e Yıldız, doni di vari leader statali e dipinti di artisti occidentali furono utilizzati per decorare le pareti e i pavimenti del palazzo.

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