Gernyeszeg neve legkorábban 1319-es dokumentumokban tűnik fel. Kezdetben a Kacsis nemzetséghez tartozó Szécsényiek birtoka volt, amíg ők 14. század végén át nem adták Zsigmond királynak néhány dobokai birtokért cserébe. A király 1405-ben a somkeréki Erdélyieknek adományozta, akik a század közepén várat építettek ide két nagy sarokbástyával, három kisebb toronnyal és kaputoronnyal. A birtok rövid ideig volt Csupor Miklós vajda tulajdonában is, majd az Erdélyi család kihalása után losonci Bánffy (IV.) Dénes kapta meg. Őt kivégezték, ezután 1647-ben Apafi Mihály fejedelem széki Teleki (II.) Mihálynak adományozta.

A 15. század második felében épült templomot ma a református közösség használja. A gótikus templom ékessége a lándzsaablakok és az Erdélyi család címere a csúcsíves főbejárat fölött. A nagyharang középkori, 1456-ban öntötték. Ide temették, végrendelete szerint minden pompa nélkül (II.) Mihályt és feleségét, Weér Juditot. A templomot többször felújították. A 20. század elején feltárták a kriptát és (II.) Teleki Mihály kancellár és felesége, Weér Judit földi maradványait a sekrestyében helyezték el abban a szarkofágban, ami a hagyomány szerint II. Rákóczi Ferencnek készült. Mivel a fejedelem számára nem bizonyult elég pompásnak, a Teleki család vásárolta meg.

A széki gróf Teleki család Bocskai István fejedelem idejében örökölte meg a fiúágon kihalt Garázda család birtokait és nem jellemző módon a címerüket is. Eredeti, névadó birtokaik Telekpusztán (Békés megye, Magyarország) és Széken (Arad megye) voltak és csupán a 17. században szereztek Erdélyben is birtokokat. Teleki (II.) Mihály (1630. k. –1690) szerzett hatalmas vagyont, hírnevet és grófi címet is a családnak. 1679-től az erdélyi politika legbefolyásosabb politikusának számított, gyakorlatilag ő volt a politikai élet irányítója. Fiai 1696-ban megkapták a római szent birodalmi gróf címet és ezzel az összetett címer használatának jogát. A család híres tagjai között kell említenünk Teleki (II.) Sámuelt, aki Sáromberkén volt birtokos. Ő alapította a napjainkban Marosvásárhelyen található könyvtári gyűjteményt, amelyet Teleki Tékának nevezünk. A sok jeles politikus és kultúraszervező közül kiemelhetjük Teleki (IV.) Sándort (1821-1892) is, aki szoros barátságot ápolt Petőfi Sándorral, Liszt Ferenccel, Victor Hugóval, Giuseppe Garibaldival és Bem tábornok mellett harcolt az 1848-49-es szabadságharcban. Izgalmas életútja volt Teleki (VI.) Sámuelnek, a híres és elismert Afrika-kutatónak is.

Az U alaprajzú, egyemeletes, manzárdtetős csodaszép barokk kastélyba egy kőhídon át lehet bejutni, amely az egykori várárokban kialakított halastó fölött vezet az épületbe. Az első várat a 15. század közepén építtette Erdélyi (II.) István erdélyi alvajda és görgényi várnagy. Ez a 17–18. század fordulójára már omladozott, így Teleki (I.) Sándor úgy döntött, hogy lebontatja és az alapfalak, illetve a boltozatos pincék felhasználásával barokk kastélyt alakít ki. A tervek elkészítésére – egyes vélemények szerint – Andreas Mayerhoffer salzburgi építészt kérte fel, akinek olyan fényes kastélyok kötődnek a nevéhez, mint a Grassalkovich család gödöllői kastélya vagy a nagytétényi kastély. A kivitelezők marosvásárhelyi mesterek voltak. Az építkezéseket 1778-tól széki gróf Teleki (IV.) József folytatta. Lassabb tempóban haladtak, mert József hivatala miatt többet tartózkodott Ugocsán, Békésben vagy Bécsben. Az ő nevéhez köthető a kastély franciaparkjának a kialakítása is. Fia, (VI.) József idején nyerte el a kastély és környezete a végleges formáját. Ő a szigorúan tervezett franciaparkot a korszak ízlésének megfelelően vadregényes angolkertté változtatta. Az egykori várárokban halastavat alakítottak ki, kis szigettel. A kertben ma is látható, antik isteneket ábrázoló szobrok homokkőből készültek: Júnót, Neptunuszt, Pánt, Vénuszt, Bacchust és Cerest ábrázolják. Mellettük groteszk törpefigurák: XVI. Lajos, Mirabeau és a vásári kofák ékesítik a sétányokat. Ezeket a 20. század elején hozatta ide a család budai házának kertjéből gróf Teleki Domokos.

Államosítást követő időszak

Az utolsó tulajdonosok, gróf Teleki Mihály és családja 1944 szeptemberében a szovjet csapatok elől elmenekültek. Amikor a következő év tavaszán visszatértek, látták a hatalmas pusztítást: a szétszórt levéltárat és könyvtárat, lótrágyát az alsó szint vendégszobáiban, eltüzelt bútorokat. Ami mozdítható volt (festmények, régészeti gyűjtemény, berendezési tárgyak), annak mind nyoma veszett. Megpróbált gazdálkodni a család a birtokon, de Teleki Mihályt többször letartóztatták, végül kényszermunkatáborba küldték a Duna-csatornához. Hazatérve kétkezi munkásként dolgozott. Leányát, Teleki Erzsébetet is börtönbe zárták. A kastélyt 1946-ban Teleki Mihály fölajánlotta a marosvásárhelyi orvosi egyetemnek, 1949-ben mezőgazdasági ingatlanként államosították. Ez volt a birtok szerencséje, mert így az épület szerkezete, a tetőzet végig állt, funkciója volt az épületnek és ez megmentette a pusztulástól. A gazdag berendezését viszont sajnos széthordták. A család 2006-ban kapta vissza a birtokot, 2011-ig türelmi időt kapott a benne működő szanatórium. A jelenlegi tulajdonosok képviselője, Teleki Kálmán a nyári hónapokat itt tölti (az év hidegebb felét pedig Belgiumban). A kastély nyáron megnyitja kapuit a látogatók előtt is: kulturális rendezvényeknek, fesztiváloknak is helyet ad, de kíváncsi látogatókat is szívesen fogad a tulajdonos és felesége.

2022-ben az országos helyreállítási terv keretén belül az épület felújítási támogatást nyert. A felújítási idő alatt az kastély előreláthatólag zárva lesz.