Как и многие другие имения на Южном берегу Крыма, усадьба «Ай-Тодор» была выстроена в XIX веке. Земля близ мыса Ай-Тодор стала собственностью великого князя Михаила Николаевича, сына императора Николая I в 1869 году, после чего здесь было начато строительство дворца, окруженного живописным парком.

В 1890-е годы усадьба перешла в собственность сына Михаила Николаевича, великого князя Александра Михайловича. Площадь имения разрослась, и к началу ХХ века она составляла свыше 200 гектаров — это было третье крупнейшее владение Романовых на Южном берегу Крыма, уступающее в размерах лишь Ливадии и Ореанде. Впоследствии территория усадьбы «Ай-Тодор» была разделена на несколько участков, где выстроили два новых имения — «Харакс» и «Сосновая роща».

Сохранились два здания из архитектурного ансамбля имения. Первое было выстроено в 1860 году по плану М.И. Котенкова, другое — в 1912 году по проекту Н.П. Краснова. Дворцовые здания превращены в спальные корпуса санатория имени Розы Люксембург. Кое-где сохранились фрагменты старинного интерьера: лепные украшения, стеклянный потолок, деревянные панели на стенах. Специализация санатория, который был открыт в бывшем дворце в 1920 году, — лечение болезней органов дыхания нетуберкулезного характера.