С середины XV века известно, что Гребневская вотчина принадлежала В.Ф. Воронцову, а во второй половине XVI века по купчей перешла боярину Б.Я. Бельскому. Однако, в начале XVII века Бельский был посажен в тюрьму и усадьба вернулась вдове М.В. Воронцовой. В качестве приданого Гребнево переходит Дмитрию Тимофеевичу Трубецкому, женившемуся на дочери Воронцова. В конце XVIII века усадьбу покупает Г.И. Бибиков. Он снес старый деревянный дом Трубецких и построил не его месте каменный ансамбль усадьбы. Парадный двор был обстроен восьмью новыми зданиями (почти все в готическом стиле). Крепостные архитекторы возвели летний храм Гребневской иконы Божией Матери. Это единственный в мире храм, у которого на куполе красуется золотой ангел с крестом в руках. В конце XVIII века в усадьбе Гребнево велась активная пышная жизнь, проходило много приемов, балов, карнавалов. Родная сестра Бибикова была супругой знаменитого полководца М.И. Кутузова, который, видимо, не раз бывал в Гребнево.
В 1811 году вдова Бибикова продала имение Голицыным (владельцами стали князья Александр и Сергей Михайловичи Голицыны). Они перестраивают усадьбу в новом модном стиле позднего классицизма. Здания окрашиваются в желтый цвет и строится Триумфальная арка как въездные ворота. Позже возводится зимний Никольский храм. В 1821 году Александр Голицын умирает в Париже, а Сергей приостанавливает строительство. С течением времени здания зимней усадьбы ветшали и разрушались. На месте скотного двора был построен больничный комплекс, который действовал до 1960 года. Еще через несколько лет Сергей Голицын сдает усадьбу под фабрики.
В течение около десяти лет зданиями усадьбы распоряжался губернский секретарь Пантелеев. Он погубил интерьер усадьбы, расположив в здании купоросный завод. В двухэтажном здании разместил завод винокурный, в еще одном здании — арестантскую. До XX века усадьба переходила во владение фабриканту Федорову, позже — Кондрашевым.
В начале XX века усадьбу купил доктор Ф.А. Гриневский и устроил на ее территории санаторий. Ведутся соответствующие облагораживающие работы, провели электричество, водопровод, телефон. В главном здании устроили лифт, все интерьеры были восстановлены.
После Октябрьской революции санаторий национализирован и превращен в костно-туберкулезный санаторий имени Семашко.
Во время Великой Отечественной войны усадьба была превращена в военный госпиталь.
В послевоенные годы в Гребнево открылся Щелковский электровакуумный техникум. Здания были переоборудованы под учебные корпуса и общежитие.
В 1970-х годах техникум переехал в город Фрязино, а Гребнево попадает в руки НПО «Платан». В главном здании открывается Дворец Культуры, на третьем этаже располагается краеведческий музей, на втором — выставка картин, на первом — проводятся концерты и детские елки.
Был образован историко-культурный центр «Усадьба Гребнево». В зданиях Гребнево расположились школа эстетического воспитания, гостиница, спортзал с бассейном и сауной, молодежный клуб и столовая.
В 1991 году на территории усадьбы велись активные ремонтные работы. Но, вдруг, произошел пожар в главном здании. Предполагается, что во время строительства большое количество стройматериалов было разворовано, и чтобы замести следы, возник пожар. Потом обнаружилось, что пропали большие дорогие люстры, мраморный камин, старинный бильярдный стол и др.
После пожара восстановительные работы начали вести заново, но денег хватило лишь на восстановление стропил. На первом этаже окна заложили кирпичом, что мы и увидели. НПО «Платан» обанкротился.
Гребнево передали отделу по охране памятников архитектуры Министерства культуры РФ. Усадьбе был присвоели статус Памятника архитектуры Федерального значения и благополучно забросили . Финансирование реконструкции, к сожалению, приостановлено.