Agrākās ziņas ir no 1562.gada, kad kardināls Radzivils pie Rīgas pilsētas robežām piešķīra zemes gabalu rātskungam Heinriham fon Ulenbrokam, kurš šeit nodibināja muižu. 1564.gadā šo īpašumu apstiprināja Polijas karalis Sigismunds Augusts. 1718.gadā muiža nonāca rātskunga K.Cimmermaņa īpašumā un vēlāk tā piederēja viņa pēcnācējiem. 1874.gadā muižu no Annas Luīzes un Sofijas Helēnas fon Cimmermanēm nopirka ķīlu īpašnieks J.Buse. 1901.gadā muiža pārgāja barona F.Mengdena īpašumā. Pēc viņa nāves to mantoja ģimene.
Ulbrokas muižas situācijas plānu 1864.gadā zīmējis Vidzemes zemes revizors A.Hartmanis. Plānā labi redzamas ēkas, dārzs, parks un tuvējās zemnieku mājas. Muižas centra apbūves ansambli veido pils. Tās priekšā, abpus taisnstūra pagalmam, stāv divas vienādas ēkas, domājams, klēts un stallis. Pagalma tālākai daļai pretī muižas ēkai piekļaujas vēl divas nelielas ēkas. Tās atdala ceļš, kurš noved līdz upītes uzpludinātajam ezeram. Centra apbūvi pakavveidā ieskauj aleja. Salīdzinot A.Hartmaņa zīmēto plānu un šī brīža situāciju, vērojamas daudzas būtiskas atšķirības. Pēc plāna zīmējuma no tā laika ēkām esošajās vietās atrodas tikai pils un viena no tai perpendikulāri priekšā esošajām ēkām. Attālāk, ceļa malā brīvi izvietota vēl kāda pagājušā gadsimta celtne. Tas arī viss no plānā redzamajām centra apbūves 11 ēkām.
Muižas ēka celta 18.gs.beigās pēc pazīstamā Rīgas arhitekta K.Hāberlanda projekta. Trīsstāvu nams veidots stingrās klasicisma formās ar stāvu teltsveida jumtu. Tā centrā atrodas kolonnu portiks. Salīdzinot ar citām K.Hāberlanda Daugavas krastu muižām, redzams, ka šeit meistars atsacījies no baroka stilam tuviem dekora elementiem. Fasādi rotājusi uzgleznota spirālveida akantu lapu vijumu frīzs un uzsvērta dzega. Fasādē bija iemiesotas jau praksē pārbaudītas tā laika impērijas ievērojamāko klasicisma arhitektu idejas, atradumi un ieceres. K.Hāberlanda projektētajā muižas ēkā atspoguļojas laikmeta mākslinieciskā doma, muižas īpašnieku gaume un materiālās iespējas. Ēkai ir sava neatkārtojama kultūrvēsturiska vērtība, kas atspoguļo gadsimtiem ilgās dzīves norises, kā arī liecina par Rīgas arhitektu aktivitātēm provincē.
Kāds J.K.Broces 1792.gadā zīmētais Ulbrokas muižas parka skats parāda uz puslodes formas zemes uzbēruma, kuru aptver neliels, ar ūdeni pildīts grāvis, atrodas urna – klasicismā tik ļoti populārais mūžīgās piemiņas simbols. Uz šīs salas var nonākt pa mazu koka tiltiņu, kā to izdarījuši divi zīmējumā redzamie bērni. Viņu skatieni vērsti pret urnu, kura veltīta kāda no viņu dzimtas piederīgā piemiņai. Ideja veidot kapsētu vai piemiņas vietu kā salu biežāk īstenota vēlākā laikā. Ulbrokas muižas ‘’urnas sala’’ ir visai agrs šāda veida piemineklis. Tā izveidošanu var izskaidrot ar romantisma saasināto interesi par nāves tēmu, par mirušo pasauli un tās klātbūtnes nemitīgu atgādināšanu ainavu parka citu elēģisko noskaņu kompozīcijā. 20.gadsimta 30.gados muižā tika ierīkota bērnu vasaras sanatorija. Tajā laikā pie muižas bija skaists parks, kurā tika rīkotas teātra izrādes un balles. Spēlējis pūtēju orķestris, un uz balli nākuši no visām tuvākām un tālākām apkaimēm.
Vācu okupācijas gados muižā atradās izlūku radistu skola, pēc tam NKVD karaspēka daļa. Pēc 2.pasaules kara tika meklētas telpas un teritorija radio raidītāju izvietošanai. Tāda tika atrasta Ulbrokā un 1945.gadā pēc speciālistu ieteikuma tai bija jākļūst par Rīgas radiostaciju. Greznā muižas ēka tika pārbūvēta, saglabājot tās ārējo izskatu. Tajā uzstādīja raidītājus un pils parka teritorijā tika uzslieti metāla torņi-antenas. Turpmākajos gados tika būvētas arī jaunas antenas, no kurām augstākā ir 205 m. 1991. gada naktī uz 22. augustu Augusta puča laikā radiostacijas ēkā ielauzās OMON kaujinieki, mēģinot sašaut raidītājus ar automātiem, tomēr tika panākta vienošanās par raidīšanas pārtraukšanu un radiostacijai netika nodarīti nopietni bojājumi.
Torņi tika demontēti 2010.-2014.gadam.
Šobrīd palikušā 205 m garā masta tornis raida 3 FM stacijas.
Stacijas jeb bijušo muižas ēku Latvijas radio un televīzijas centrs pārdeva izsolē un jau vairākus gadus muiža ir privāta uzņēmuma īpašumā. Kādreiz cēlā ēka šodien netiek apsaimniekota un ir degradētā stāvoklī. Pašvaldības aicinājumi ēku sakārtot vai arī nodot pašvaldības īpašumā ir palikuši bez atsaucības.