Architekt des sehr repräsentativen Schlosses war der Schweriner Landbaumeister und Schinkel-Schüler Carl-Adolph Hermes. Er ließ 1846 inmitten eines englischen Parks ein zweigeschossiges Gebäude von 15 Fensterachsen errichten. Über einem sehr hohen Sockelgeschoss entstand die Beletage. Damaliger Eigentümer war noch nicht der Mecklenburger Großherzog, sondern ein jüdischer Bankier.Nach mehreren Verkäufen von Gut und Herrenhaus erwarb  das Land Mecklenburg-Schwerin 1906das Anwesen, und Großherzog Friedrich Franz IV. ließ bis 1908 das Herrenhaus zu einem Jagdschloss umbauen. Erst durch diese Veränderungen entstand das heutige neobarocke Bild. Nach seiner Abdankung 1918 blieb Grambow im Besitz der fürstlichen Familie.1945 erfolgte schließlich die Enteignung; das Schloss wurde u. a. als Flüchtlingsunterkunft genutzt,1957 übernahm die Jugendorganisation der DDR das Gebäude. 1990 fiel die Liegenschaft an die Treuhandanstalt, die das Schloss 1998 verkaufte. Der Besitzer wechselte 2003 erneut, das Haus ist jedoch ungenutzt und verfällt.