Kadipaten ini didirikan pada tahun 1672 ketika Frederick William III, meninggal Ernest Sang Alim, Adipati Sachsen-Gotha (yang menikah dengan sepupu Frederick William, Putri Elisabeth Sophie) mewarisi sebagian besar wilayah yang ditinggalkan oleh Frederick William III. Hal mengenai penggabungan dan pemisahan ini sudah biasa terjadi di kadipaten-kadipaten anggota Kadipaten Ernestine. Kadipaten yang tergabung ini terbagi kembali setelah kematian dari Ernest I pada tahun 1675 dan Kadipaten Sachsen-Gotha-Altenburg dikuasai oleh putra sulungnya, Frederick. Pusat aktivitas kadipaten pada masa ini berada di dua tempat, yakni di Gotha dan Altenburg.
Adipati Frederick menjalankan kekuasaannya di Istana Friedenstein di Gotha. Ia secara tegas mempertahankan garis keturunannya melalui penerapan dari hak primogenitur (hak anak sulung) pada tahun 1685. Meskipun begitu, ketika adipati terakhir Emil August dan adiknya Frederick IV, keduanya meninggal tanpa memiliki permaisuri maka dinasti Saxe-Gotha and Altenburg mengalami kesudahan pada tahun 1825.
Sebagai hasil dari keputusan dari Raja Frederick Augustus I dari Saxony di 1826, Kadipaten Ernestine disusun kembali dan Kadipaten Sachsen-Gotha-Altenburg mengalami pembagian wilayah:
Wilayah Sachsen-Altenburg diberikan kepada Kadipaten Sachsen-Coburg-Gotha, yang kemudian menjadi Kadipaten Sachsen-Meiningen dan wilayah Altenburg kembali lagi menjadi Kadipaten Sachsen-Altenburg dengan masa keadipatian yang baru.
