Небольшой одноэтажный павильон восьмигранной формы был построен в 1784-1785 годах придворным архитектором Баженовым. В своих чертежах он называл Первый и Второй кавалерский корпуса «малыми домиками». В экспликации к Генеральному плану один из них обозначен как «Дом для официантов», а другой как «Дом неясной» (то есть без определенных функций). Название «Кавалерские корпуса» появилось в 1947 году при паспортизации Царицынского ансамбля.

Планировка павильона, известного как «Восьмигранник», уникальна. Комнаты соединены не только с центральной частью, но и между собой через угловые помещения. Каждый блок может быть изолирован, так как имеет как внутренние, так и наружные двери. Здание подходит для размещения придворных чиновников разного ранга.

Павильон, как и другие дворцовые постройки, выполнен из красного кирпича, а белокаменный декор подчеркивает важные архитектурные элементы: цоколь, карниз и высокие стрельчатые окна.

В 1785 году Екатерина II отстранила Баженова от работ из-за недовольства постройкой, а после её смерти в 1796 году строительство резиденции в Царицыне прекратилось. В течение 200 лет здание Второго кавалерского корпуса не использовалось и постепенно разрушалось.

К концу XIX века Царицыно стало престижным дачным поселком, и некоторые дворцовые постройки сдавались в аренду под дачи. Однако зданию не повезло: в 1886 году «Опись Царицынскому Дворцу» зафиксировала его плачевное состояние. Карниз и колонны из белого камня были повреждены, дом оставался без крыши и сводов, а стены разрушались.

В середине 1920-х годов Царицынский ансамбль перешел в ведение Главнауки. В 1927 году, к десятилетию Октябрьской революции, здесь открылся Ленинский (Царицынский) краеведческий музей, а часть построек заняли коммунальные квартиры. В 1929 году здание «Восьмигранника» пытались приспособить под районную баню, но заведующему музеем Тихомирову удалось его отстоять. Тем не менее, в 1932 году внутренние стены корпуса разобрали, и кирпич пошел на хозяйственные нужды.

К началу 1980-х годов здание превратилось в руины. Однако в 1984 году начались масштабные реставрационные работы, которые продолжались десять лет. Мастерская «Союзреставрации» и другие организации восстановили внутренние стены, кровлю и утраченные фрагменты кладки и декора. Завершилась внутренняя отделка.

В 1994 году во Втором Кавалерском корпусе открылась первая экспозиция, знакомящая посетителей с основными художественными коллекциями ГМЗ «Царицыно».