Pirmųjų mūrinių rūmų savininkas buvo Vilniaus vyskupas Konstantinas Kazimieras Bžostovskis, valdęs Verkius XVII a. pabaigoje – XVIII a. pradžioje. Jo iniciatyva sukurtas Verkių ansamblis (apsuptas parkų ir miškų) su būdinga triaše kompozicija: rūmais – Trinapolio bažnyčia su vienuolynu – Kalvarijų bažnyčia su Kryžiaus kelio koplyčiomis. Vyskupo pilies tipo rūmai iškilo apie 1690 m. aukštame Neries krante, prie skardžio. Jie buvo kvadratiniai, trijų aukštų, su skarda dengtais bokštais kampuose.

XVIII a. pabaigoje Verkiai tapo Ignoto Masalskio nuosavybe. Jis ėmėsi remontuoti bei rekonstruoti rūmus ir kitus ansamblio pastatus, taip pat ir stovėjusius Neries slėnyje. Naująjį didingą klasicistinį Verkių architektūrinį ansamblį sukūrė Martynas Knakfusas ir jo mokinys Laurynas Stuoka-Gucevičius. Iš pradžių darbams vadovavo architektas M.Knakfusas (1769-81 m.). Parinko vietą naujajai rezidencijai, sudarė bendrą ansamblio planą. Jam vadovaujant buvo pastatyti šoniniai rūmai – oficinos, dalis senųjų pastatų buvo nugriauta. Vėliau dirbęs (iki 1788 m.) L.Stuoka-Gucevičius parengė naują centrinių rūmų projektą, baigė visus centrinių rūmų išorės darbus, viduje įrengė paradinius laiptus ir didžiąją salę su kupolu. Jam priskiriama paviljono, malūno su užtvanka, užvažiuojamųjų namų, kitų statinių statyba. Abu architektai buvo laisvieji mūrininkai arba masonai, todėl Verkių pastatų ansamblyje išlikę daug masonų architektūros ir šios draugijos veiklos simbolių.

Nuo XIX a. vidurio Verkių rūmai priklausė kunigaikščiui Liudvikui Vitgenšteinui ir jo palikuonims. Kunigaikščio pastangomis užvirė dvaro rekonstrukcijos darbai: buvo perplanuotas parkas, sumažinta jo viršutinė dalis, pastatyta nauja tvora, vartai, sargo namelis, pertvarkyta rytinė oficina – prie šiaurinės jos dalies galo pristatytas bokštas ir didelės salės priestatas, prie kito galo prijungta stiklo ir geležies konstrukcijos oranžerija, iki pamatų nugriauti centriniai rūmai... Kitaip suplanuota rūmų aikštė ir įrengtas joje fontanas. Aplink aikštę nutįso naujas kelias. Palivarkas tapo našiu ūkiu. Kunigaikščio sūnus Pėteris tęsė tėvo pradėtus darbus: perstatė palivarko pastatus, tvarkė vandens įrenginius, plėtojo žuvininkystę. Imta pardavinėti dvaro žemę, kirsti miškus. Galiausia Vitgenšteinai išpardavė beveik pusę dvaro. Prasidėjo Verkių ansamblio nykimo laikotarpis – buvo statomi tipiniai vasarnamiai, vilos...

Daug žalos Verkių architektūriniam ansambliui buvo padaryta per pirmąjį pasaulinį karą. Tarpukariu jo pastatuose veikė pensionatas ir vasarnamiai, prieš antrąjį pasaulinį karą – gyvulininkystės mokykla, sovietmečiu – kolūkių pirmininkų mokykla, gyvulininkystės technikumas. Nuo 1960 m. ansamblis priklausė Mokslų akademijai. Šiuo metu jame įsteigtas Botanikos institutas.

Pagrindiniams Verkių dvaro sodybos pastatams būdingas klasicizmo stilius, o ūkiniams pastatams – liaudies menas. Kai kurių šio vertingo ansamblio elementų visai neliko, vietoje puošniausių centrinių rūmų – tik rūsiai skliautuotomis lubomis; kiti buvo pakeisti, perstatyti. Centriniai rūmai nugriauti apie 1842 m. Verkių dvaro sodybą – rūmų ansamblį šiandien sudaro daugybė išlikusių statinių: vakarinė ir rytinė oficinos, paviljonas, užvažiuojamieji namai (arklidės), ledainė, sargo namelis, dvi oranžerijos, du vandens malūnai, vila, kluonas, karvidė, buvusių rūmų rūsiai, senasis paštas, tarnautojų, arklininko, urėdo, malūnininko ir stalių namai, administracinis pastatas, katilinė, vandens bokštas, fontanas, apšvietimo stulpai, altanos liekanos, tvoros fragmentas su vartais.

Šiuo metu unikalus Verkių rūmų architektūros ansamblis saugomas Verkių karštovaizdžio architektūros draustinyje. Verkiai visada traukė nuostabia gamta, viliojo gražiais ir turtingais statiniais, legendomis ir turininga istorija.