Frédéric le Grand a esquissé lui-même l'élévation de Sanssouci et a insisté pour que le bâtiment ne compte qu'un seul étage afin de pouvoir sortir directement de son bureau sur la terrasse. Son architecte, Georg Wenzeslaus von Knobelsdorff, préconisait un podium surélevé qui permettrait d'admirer le palais depuis le parc en contrebas. Le roi a refusé. Knobelsdorff avait raison sur la ligne de mire et tort sur le client, et la querelle a mis fin à leur relation de travail. Le résultat, construit entre 1745 et 1747, est une résidence d'été de plain-pied composée de onze pièces principales, perchée au-dessus de six terrasses de vignobles découpées dans une colline de sable orientée au sud. Des niches vitrées abritaient autrefois des figues et des vignes ; les terrasses s'incurvent toujours en un arc peu profond vers le bassin de la fontaine. Le nom — sans souci — a été gravé au-dessus de la baie centrale dans le français du roi, la langue qu'il préférait à l'allemand. Il est enterré sur la plus haute terrasse, aux côtés de ses lévriers, sous une dalle simple restée anonyme pendant deux siècles. Le palais compte aujourd'hui en partie parce qu'il a survécu. La vieille ville de Potsdam a été détruite par les bombardements en avril 1945 ; le parc, à deux kilomètres à l'ouest, est resté largement intact et a été inscrit sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO en 1990 dans le cadre des palais et parcs de Potsdam et Berlin. Cette proximité explique pourquoi une excursion à pied d'une demi-journée à Potsdam depuis Berlin fonctionne si bien : le parc de Sanssouci, la Maison chinoise, le Neues Palais et le quartier hollandais se trouvent dans un rayon compact accessible en moins d'une heure en train régional. Les promenades guidées plus courtes à Potsdam Sanssouci sont devenues le format par défaut pour les visiteurs effectuant une journée unique depuis Berlin. À l'intérieur, le style rococo est inhabituellement sobre. La salle ovale en marbre emprunte son dôme au Panthéon. La salle de concert, où Frédéric jouait des sonates pour flûte sous des stucs dorés en forme de toiles d'araignées et de vignes grimpantes réalisés par Johann August Nahl, est l'intérieur le plus photographié du Brandebourg. La chambre d'amis de Voltaire porte des singes et des perroquets sculptés dans le bois, ajoutés après la fin de la tumultueuse résidence de trois ans du philosophe en 1753. La galerie de peintures (Bildergalerie) située à côté, achevée en 1764, est le plus ancien bâtiment de musée construit à cet effet encore existant en Allemagne. L'entrée simple au palais coûte 14 EUR par personne, et la fondation des palais prussiens accueille des groupes à heure fixe dans des pièces qui n'ont jamais été conçues pour la foule — d'où les surchaussures en feutre, le flux régulé et la raison pour laquelle la plupart des billets pour une excursion à pied d'une demi-journée à Potsdam depuis Berlin sont vendus pour des créneaux de départ fixes plutôt que pour une entrée libre.