Sáromberke első írásos említése 1319-ből való. Ekkor a Kacsics nemzetségbeli Szécsényi Simon birtokának a tartozékaként jelenik meg. Ugyanahhoz a birtoktörzshöz tartozott, mint Gernyeszeg, így a története is hasonlít hozzá. Luxemburgi Zsigmond király Erdélyi Antalnak adományozta 1405-ben. 1453-ban a település megkapta a mezővárosi rangot, s még a következő évszázadban is vámszedőhely volt. Az Erdélyi család fiúági kihalása miatt a losonci Bánffy család tulajdonába került. Viszont Bánffy Dénest kivégezték, ezért 1674-ben I. Apafi Mihály fejedelem Teleki (II.) Mihálynak adta a települést. Az államosításig a Telekiek kezében maradt, a 18. századtól a kancellári ág itt tartotta a birtokközpontját.

A református templom 1785-ben épült egy 15. századi helyére. A középkori templomból egy művészettörténetileg rendkívül értékes, az 1400-as évek második felére datált feliratos nagyharang maradt fenn. A barokk parókiát és templomot a könyvtáralapító Teleki Sámuel kancellár építtette, hogy ezzel is Sáromberke vonzásában tartsa a képzett és tehetséges lelkészeket. A kastéllyal szembeni domboldalon található az 1803-ban épült Teleki-kripta.

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, Románia) voltak, csupán a 17. században szereztek Erdélyben is birtokokat. Teleki (II.) Mihály (1630. k.–1690) szerzett hatalmas vagyont, hírnevet 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 közé tartozik Teleki (II.) Sámuel, 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 elegáns, klasszicizáló barokk kastélyt Teleki (II.) Sámuel (1739–1822), a könyvtáralapító udvari kancellár építtette. Apja halálát követően féltestvéreivel osztoznia kellett az örökségen és nyílvonás szerint (vagyis sorshúzással) neki a sáromberki uradalom jutott. Csillogó politikai karriert futott be, 1791-től haláláig Erdély főkancellárja volt. Feleségével, iktári Bethlen Zsuzsannával együtt 40 ezer kötetes könyvtárat hoztak létre. Tudományos tevékenységének megbecsültségét jelzi, hogy több tudományos akadémia tiszteleti tagjává választotta.

A sáromberki birtokon két részben zajlott az építkezés. Először a kastély északi szárnya készült el 1769–1770 között, majd pedig a déli szárny 1773–1774 között. Sajnos a két párhuzamos szárny tervezője nem ismert. A kivitelezést a Gernyeszegen is dolgozó Schmidt Pál, marosvásárhelyi pallér vezette, a kivitelezők is nagyrészt marosvásárhelyi mesterek voltak. Az épület belső díszítésénél a kiváló kolozsvári szobrászmester, Josef Hoffmayer neve tűnik fel. A déli épületszárny gazdasági rendeltetésű volt, ide helyezték el például a sütőházat és a szakács házát, a pinceszinten pedig zöldséges, cipótartó és borospince volt. Vendégházakat is kialakítottak, miután elkészült a főúttal párhuzamos mellékszárny és oda költöztették a személyzetet. A második világháborúig egy lovarda is állt a déli épületszárny mögött, 1825-ös évszámmal. A család bontatta le, mert egy télen a nagy hó miatt beomlott a tetőzete. Az északi épületszárnyban lakott a család, valamint itt volt a díszterem, a nappali is.

A kastélyhoz 60 hektáros, csoda szép park is tartozott. Fennmaradt például, hogy Teleki Sámuel 1782–1787 között több cseh és morva kertészt is alkalmazott, akik sokat dolgoztak a barokk díszkerten. A 19. század közepén gr. Teleki Sámuel Ferenc már az új divatnak megfelelő angolparkká alakította a kertet, halastóval, lovagló- és lovaspólópályával.

A kastély mai formáját a 20. század elején nyerte el, a kancellár dédunokája, az Afrika-kutató gr. Teleki (VI.) Sámuelnek köszönhetően. Gr. Teleki Samu sokoldalúan képzett, egyetemet végzett fiatalúr volt, többek között államtudományt, közgazdaságtant, csillagászatot, geológiát is tanult, aztán katonai pályára lépett. 1881-ben leszerelt és néhány év múlva afrikai expedícióra indult. Teleki Samu a kalandok után 1912-ben építkezésbe kezdett a sáromberki birtokon. Möller Istvánt kérte fel, hogy tervezzen egy neobarokk épületet, ami összeköti a két barokk szárnyat. Két évvel később már el is készült az új, kétmenetes, középfolyosós épületrész. A világháború kirobbanása miatt viszont elakadtak a belső munkálatok. Az 1921-es földreform miatt a Teleki család sok birtokot elveszített, úgyhogy nem tudták folytatni a munkálatokat Sáromberkén. A neobarokk szárnyat soha nem használta a család. A kancellári fiúágon kihalt, az örökös, III. Károly pedig nem bizonyult jó gazdának: a Teleki Tékából több értékes darabot, középkori kódexeket és egy Corvinát, de egy 17. századi dísznyerget is eladott, hogy pénzhez jusson. Ezért a család 1942-től az Erdélyi Református Egyházkerülettel közösen látta el Téka felügyeletét.

Államosítást követő időszak

A rossz hírbe keveredett III. (Károly) 1940-ben elvált első feleségétől, Teleki Gemmától és a háború végén második feleségével együtt Amerikába menekült. A fényűző kastély állapotáról 1945-ben az Erdélyi Múzeum-Egylet felkérésére készített jelentést Bözödi György. Ebben azt írja le, ahogy a falu bírója buzdította a helybélieket, hogy mindent pusztítsanak el, ami a grófokra emlékeztet. A szegények kifosztották a kastélyt, kivágták a park hatalmas fáit, a levéltári anyag fele szétszóródott, a másik fele szanaszét hevert a kastély padlóján, a vaskosabb köteteket pedig tüzet gyújtani használták a falubeliek. Az államosítást követően az épületben mezőgazdasági iskolaközpontot rendeztek be. Teleki (III.) Károly első, gróf Teleki Gemmával kötött házasságából származó gyerekei 2005-ben kapták vissza a sáromberki kastélyt és a birtokot. 2019-ben Benedek Imre orvosprofesszor és családja vásárolta meg, és folyamatosan önerőből restauráltatja. Céljuk egy kulturális és szakmai központ kialakítása, valamint egy régi orvosi eszközöket/gépeket bemutató, illetve a Teleki és Benedek családoknak emléket állító múzeum létrehozása.