Stāmerienas muižas apbūve sākusi veidoties 19. gadsimtā. 1802.gadā Vecgulbenes muiža kļuva par baronu fon Volfu dzimtas īpašumu, no kura 1809. gadā, atdalot daļu zemes, tika izveidota Stāmerienas muiža. Baronu fon Volfu dzimtai Stāmerienas muiža piederējusi vairāk kā simts gadus.
Apbūves greznākās ēkas – pils sākotnējo celtniecību var datēt ar 19.gs.30tajiem gadiem, savukārt senākie pils fotoattēli uzņemti 19. – 20. gadsimta mijā. Šajos fotouzņēmumos redzams, ka ēka būvēta, izmantojot dažādus vēsturiskos stilus. Speciālistu vērtējumā Stāmerienas pils ir viena no interesantākajām eklektisma stila celtnēm Latvijas muižu apbūvē.
Līdzīgi daudzām citām Latvijas pilīm, 1905.gadā Stāmerienas pils tika nodedzināta. Drīz pēc tam sākās atjaunošanas darbi, kas pabeigti 1908.gadā. Pils tika atjaunota no iepriekšējā būvperioda atšķirīgā arhitektoniskā veidolā, iegūstot neoklasicisma un jūgendstila iezīmes. Pils ieguva sakāpināti poētisku veidolu, kurā spoži izpaudusies sava laika neoromantiskā, pat dekadentiskā uztvere. Pils vestibils ar smagnēju kokgriezuma konsoļu balstītu altānu un divpusējām uzejas kāpnēm iemieso tipisku 19.gs. otrās puses neorenesanses interjera pazīmes. Kāpņu vidū iebūvēts kamīns, bet virs tā atbilstoši īpašnieku vēlmēm tika mainītas dekorācijas – gobelēni, gleznas, medību relikvijas – kas pārsteidza ikvienu, ienākot pilī. Pēc pils jumta restaurācijas 2019.gadā, vestibils atguvis virsgaismu. Virs lielajām kāpnēm, griestos redzamas debesis. Pils jumtu rotā 8 šķautņu stikla piramīda.
Šobrīd pilī apskatāma lielformāta foto izstāde, kas liecina par pils ārējo veidolu pirms pils fasādes un jumta restaurācijas 2019.gadā.
Zāles apdare uzskatāma par vienu no greznākajiem un iespaidīgākajiem neoklasicisma interjeriem Latvijas pilīs. Saglabājusies viena ampīra stila krāsns. Zāles griesti salīdzinot ar blakus esošajām telpām ir nedaudz augstāki, kas liecina, ka zāle saglabājusies tās agrākajā izmērā. Zāle piedzīvojusi daudz priecīgu brīžu – saviesīgu vakaru, koncertu, teātra izrāžu, svinību. Kad 1945.gadā pilī sāk saimniekot Lauksaimniecības tehnikums, zāle tika papildināta ar skatuvi. Padomju laikos šeit svinīgi reģistrētas laulības un bērnu piedzimšanas.
Telpā blakus zālei uz ezera pusi saglabājušies griestu dekori, bet apaļās krāsns vietā kādreiz bijis kamīns. No šīs telpas ir izeja uz pils rietumu puses balkonu, no kura paveras plašs skats uz parku un Stāmerienas ezeru. Ap pili ir 20 ha liels parks, kurš veidots 19. gadsimtā angļu ainavu stilā pēc vēdekļa veida principa, jo visi galvenie skatupunkti izriet no pils. No šī balkona redzami arī Mīlestības ozoli. Tie ir divi kopā saauguši ozoli, par kuriem vēsta leģenda. - Pils dārznieks esot bijis iemīlējies barona meitā. Mīlestība abpusēja, bet barons meitai neļāva precēt dārznieku. Meitene apprecējās ar citu baronu, bet dārznieks meitenes kāzu dienā stādījis šos ozolus ar domu: “Cik ilgi ozoli augs, tik ilgi viņš šo meiteni mīlēs!”
Par pirmo Stāmerienas muižas īpašnieku kļuva Johans Gotlībs II fon Volfs, bet tālāk saimniekoja viņa pēcteči - jaunākais dēls Heinrihs Johans Frīdrihs fon Volfs un viņa mantinieki.
Stāmerienas pils īpašnieki, baroni fon Volfi, par sievām ņēmuši ievērojamas sievietes. Eduarda fon Volfa sieva Sofija Patjomkina bija Krievijas cara galmadāma, kņaze, tuva cara Nikolaja I meitas Olgas draudzene. Pastāv nostāsts, ka Eduards savai Sofijai, kas bija audzināta pēc stingrām pareizticīgo tradīcijām, pirms laulībām esot apsolījis Stāmerienā uzcelt baznīcu. Cik šajā nostāstā patiesības, nezinām, taču Ņevas Aleksandra pareizticīgo baznīca netālu no pils 19.gadsimta vidū tika uzcelta. Eduarda un Sofijas dēls Boriss savukārt par sievu ņēma itāļu vijolnieci, komponisti un kamerdziedātāju Mariju Terēzi Alisi Lauru Barbi, kuras māksliniecisko sniegumu tolaik augstu novērtējis izcilais komponists Johaness Brāms. Alise Barbi atteicās no mākslinieces karjeras par labu laulībai, kurā piedzima divas meitas.
Meita Aleksandra savas dzīves laikā kļuva par ievērojamu psihoanalītiķi, sākoties 2. Pasaules karam pārcēlās uz dzīvi Itālijā, bet vienmēr sirdī glabāja Stāmerienu. Aleksandras otrais vīrs – Džuzepe Tomazi di Lampedūza - itāļu rakstnieks, pasaulslavenā romāna “Gepards” autors, 20.gadsimta 20tajos-30tajos gados vairākkārt viesojās Stāmerienā.
Stāmerienas baroni fon Volfi savu karjeru saistīja ar carisko Krieviju. Eduards fon Volfs bija ķeizariskās gvardes ritmeistars, bet viņa dēls Boriss - cara Nikolaja I meitas, lielkņazienes Olgas kabineta sekretārs un cara Nikolaja II hofmeistars.
Pēdējais Stāmerienas muižas īpašnieks pirms 2.Pasuales kara ir Aleksandras fon Volfas šķirtais vīrs Andrē Pilar fon Pilhau.
Pēc 2. Pasaules kara, 1945.gadā pilī tiek ierīkots Lauksaimniecības tehnikums, kas ar dažādiem nosaukumiem pastāv līdz 1965.gadam. Tajā varēja apgūt šādas specialitātes: agronomija, dārzkopība, veterinārija, zootehnika, hidromeliorācija, lauksaimnieciskās ražošanas uzskaite un plānošana, elektrifikācija.
Pēc Lauksaimniecības tehnikuma pili pārņēma Stāmerienas ciema padome un sovhozs “Stāmeriena”, kas šeit saimniekoja līdz 1992.gadam.
Pils ir Gulbenes novada pašvaldības īpašums.
