1504. aastal esmamainitud Klooga mõisas (saksa k Lodensee) oli arvatavasti juba keskajal kivihoonestus. Mõisasüda asub Klooga järve kõrgel idakaldal ning on eesti keeles tuntud ka Lodijärve lossi nime all, mis on saksakeelse nime otsetõlge.

16. sajandil kuulus mõis Nierothidele, 17. sajandil alguspoolel aga Lohnidele, Heydemannidele, Wartmannidele. 1665. omandas mõisa Hans Klugen, kust pärineb ka paiga eestikeelne nimi. Von Klugenite kätte jäi mõis pikaks ajaks. Enne 1919. aasta võõrandamist oli mõisa valdaja Axel von Krusenstern.

Mõisa peahoone on varaklassitsistlik eenduvate tiibadega ehitis. Hoone valmis 1794. aastal, kuid tollal ehitati tõenäoliselt ümber veelgi vanem ehitis. 19. sajandi lõpuks oli seal välja kujunenud esinduslik mõisakompleks koos arvukate kõrvalhoonetega, mis asusid peahoone läheduses. Peahoone tagakülg ja parempoolne ots avanesid maalilisele Klooga järvele.

Teise maailmasõja järgsel ajal oli mõis Nõukogude sõjaväe valduses. Sõjaväe lahkumisel 1992. aastal lammutati peahoone katus ning hoone jäi varemetesse. Varemeis on ka vähesed säilinud kõrvalhooned.

Kaasajal on mõis eravalduses ning peahoonele on ehitatud uus katus.

Ajaloolise jaotuse järgi Harjumaale Keila kihelkonda kuulunud mõis jääb kaasajal Harjumaale Keila valla territooriumile.