Podwileńskie ziemie, na których rozłożyły się dzisiejsze Werki, nadał w 1387 roku wileńskim biskupom król Władysław Jagiełło. Pagórkowaty, porośnięty lasem teren, przez który meandrując płynęła Wilia, przypadł do gustu kościelnym hierarchom i postanowili wybudować tam sobie letnią rezydencję. Stanął wówczas na wzgórzu, nad brzegiem Willi drewniany dwór, na tyle okazały, że gościł nie tylko infułatów wileńskich, ale i koronowane głowy, takie jak Władysława IV czy Piotra Wielkiego. 

Okolica ta nie była odludna już w pogańskich czasach, a o tym, skąd się wzięła nazwa Werki, mówi stara legenda. Otóż mieszkała tam piękna dziewczyna, w której zakochał się z wzajemnością arcykapłan Krewo-Kreweite. Owocem tej miłości było dziecko płci męskiej. Arcykapłan, nie mogąc wziąć za żonę jego matki, postanowił ukryć swoje ojcostwo i wpadł na pomysł, aby umieścić chłopczyka w gnieździe na drzewie rosnącym przy drodze, po której w tym dniu przejeżdżać miał książęcy orszak. I gdy książę Gedymin z przyboczną drużyną tam się znalazł, usłyszał płacz dziecka. Krewo-Kreweite, który mu towarzyszył, oznajmił, że to bogowie zesłali tego chłopczyka, żeby został jego następcą. Książę nakazał więc arcykapłanowi, aby zajął się wychowaniem chłopca, któremu nadano imię Lizdejko, biorąc je od litewskiej nazwy gniazda - lizda. A że płacz w języku starolitewskim to werkti, więc miejsce, w którym go usłyszano nazwano Werki. Lizdejko po śmierci ojca rzeczywiście został arcykapłanem i uważany był za protoplastę rodu Radziwiłłów.

A tymczasem w epoce pozbawionej już legend biskup Konstanty Brzozowski (1644-1722) kazał rozebrać po 1700 roku zniszczony upływem czasu dwór i w jego miejsce zbudować murowany pałac w stylu barokowym. W 1779 roku biskup Ignacy Massalski (1726-1794) przejął na własność Werki, oddając w zamian rodowe dobra Czerwony Dwór pod Niemenczynem. Zbudowany przed siedemdziesięciu laty pałac był już bardzo zniszczony i nowy jego właściciel postanowił zbudować nową rezydencję. W tym celu zaangażował profesora architektury Akademii Wileńskiej, Marcina Knackfusa (1740-1803), ale widocznie jego projekt nie bardzo podobał się biskupowi, bo po roku zamienił Knackfusa na Wawrzyńca Gucewicza (1753-1798), również profesora Akademii Wileńskiej, a ten zmienił całkowicie projekt swojego poprzednika. 

Tak wyglądał pałac w Werkach zbudowany wg projektu Wawrzyńca Gucewicza

Według projektu Gucewicza powstały trzy korpusy mieszkalne: środkowy - reprezentacyjny oraz usytuowane po bokach dwie identyczne oficyny. Dwukondygnacyjny korpus środkowy postawiono na planie wydłużonego prostokąta, długości 85 metrów. W 25-osiowej elewacji frontowej utworzono trzy wydatne ryzality. Środkowy był dziewięcioosiowy, a dwa boczne - trójosiowe. Przed ryzalitem środkowym stanął portyk, którego sześć jońskich kolumn w wielkim porządku dźwigało belkowanie i trójkątny fronton z polem wypełnionym reliefem przedstawiającym Cyncynata orzącego wołami pole. Boczne ryzality zamknięte zostały trójkątnymi szczytami, pod którymi umieszczono prostokątne pola zapełnione płaskorzeźbionymi scenami z prac na roli. Ich autorem - oraz reliefu na frontonie portyku - był Tommaso Righi (1727-1802). Elewacja ogrodowa otrzymała na osi ryzalit półkolisty. Na wszystkich elewacjach, zarówno na parterze, jak i piętrze, duże, prostokątne okna, zamknięte półkoliście oddzielone zostały jońskimi pilastrami. Korpus główny pokryty został dachem czterospadowym, zwieńczonym kopułą nakrytą blachą miedzianą. Częściom bocznym i ryzalitom zaprojektowano dachy dwuspadowe, ale lewego skrzydła bocznego nie zadaszono. Właściwie cały pałac nie został za życia Massalskiego ukończony.

Dawna oficyna wschodnia, dzisiaj pełniąca rolę pałacu głównego

Oprócz głównego gmachu zbudowano dwie oficyny. Były to budynki dwukondygnacyjne, z nadbudowanym półpiętrem, dziewięcioosiowe w elewacji frontowej, z płytkim, czterokolumnowym portykiem na osi. Prostokątne okna, o wydatnych, ozdobnych obramieniach, poprzedzielane zostały pilastrami o jońskich głowicach, podobnie jak kolumny w portykach. Dwa skrajne okna na parterze w każdym skrzydle otrzymały trójkątne nadokienniki. 

Elewacja ogrodowa oficyny wschodniej

Ponieważ główny gmach pałacowy nie został wykończony, biskup Massalski podczas pobytu w Werkach mieszkał w oficynie lewej, której wnętrze zostało wykwintnie urządzone. Meble sprowadził z Paryża, zgromadził znaczną kolekcje dzieł sztuki, wśród których poczesne miejsce zajmowały cenne obrazy dawnych mistrzów. Był postacią kontrowersyjną. Z jednej strony krzewił oświatę, został pierwszym przewodniczącym Komisji Edukacji Narodowej, był mecenasem kultury i sztuki, patronował Wawrzyńcowi Gucewiczowi i Franciszkowi Smuglewiczowi, spowodował przebudowę w stylu klasycznym katedry wileńskiej, z drugiej zaś strony był "bohaterem" największej afery finansowej w dziejach polskiej edukacji, zwalczał dzieło Sejmu Czteroletniego, pobierał stałą pensję od posła rosyjskiego w Warszawie za popieranie poczynań władz carskich dążących do całkowitego zniewolenia Polski. W Werkach prowadził wystawne życie, a na biesiady zapraszał licznych gości, po których wysyłał do Wilna długie powozy zaprzężone w cztery konie. W 1794 roku wystąpił zdecydowanie przeciwko insurekcji kościuszkowskiej. Tadeusz Kościuszko wydał rozkaz aresztowania biskupa, a lud warszawski uznał go za zdrajcę i bez sądu powiesił. 

Oficyna zachodnia

Majątek w Werkach zapisał bratanicy, Helenie Apolonii 1763-1815), zamężnej za księciem Karolem Józefem Emanuelem de Ligne (1759-1792). Liczył, że książę dokończy budowę pałacu, ale mąż bratanicy zmarł przedwcześnie, a ona po jego śmierci poślubiła Wincentego Potockiego (1740-1825) herbu Pilawa (Srebrna), podkomorzego koronnego, generała-lejtnanta wojsk koronnych, właściciela Niemirowa na Podolu i Połągi na wybrzeżu bałtyckim. Duże odległości między tymi posiadłościami a Werkami powodowały trudności w ich administrowaniu, więc Potocki w 1816 roku sprzedał Werki Stanisławowi Piotrowi Jasieńskiemu (?-1850) herbu Jastrzębiec, marszałkowi szlachty powiatu wileńskiego. Niedokończony główny korpus pałacu, zdewastowany jeszcze w 1812 roku przez żołnierzy napoleońskich, nie nadawał się do zamieszkania, więc Stanisław P. Jasieński wyremontował lewą, wschodnią oficynę i w niej urządził sobie rezydencję, do której zapraszał - podobnie jak biskup Massalski - wileńską arystokrację, aby pochwalić się zbiorami dzieł sztuki, których część zostawił mu wraz z oficynami Wincenty Potocki.

Portyk oficyny zachodniej

W 1839 roku zespół parkowo-pałacowy w Werkach kupił książę Ludwik Sayn-Wittgenstein (1799-1866), żonaty od 1820 roku ze Stefanią ks. Radziwiłłówną (1809-1832), a po jej śmierci z księżną Leonillą Bartiatińską (1816-1918). W 1846 roku kazał rozebrać do fundamentów zdewastowany budynek pałacowy, a do wschodniej oficyny dobudować z jednej strony poprzeczne, trójosiowe skrzydło, mieszczące salę balową i zwieńczone kwadratową wieżyczką, z drugiej zaś - obszerny, dwukondygnacyjny ogród zimowy. W ten sposób rozbudowana oficyna przybrała wygląd willi włoskiej. Znalazły się w niej bogate zbiory sztuki, w części należące niegdyś do biskupa Massalskiego i marszałka Jasińskiego, ale w większości nabyte przez księcia Sayn-Wittgensteina i jego żony. Galeria obrazów liczyła około 200 płócien, wśród których wyróżniały się dzieła Horacego Verneta, Kamila Roqueplana, Aleksandra Gabriela Descampsa oraz pojedyncze prace przypisywane Rembrandtowi, Rubensowi i Leonardowi da Vinci. Był wśród nich pełen zestaw portretów Radziwiłłów z okresu od XV po drugą połowę XVIII wieku, przeniesiony z Nieświeża. Również z nieświeskiego zamku pochodziła zbrojownia umieszczona w największej sali, nazwanej rycerską, a będącej właściwie jadalnią. Na ścianach rozmieszczono kolekcję białej broni, a w kredensach mahoniowych srebro stołowe na 40 stołowników. W różnych miejscach rozmieszczono antyczne rzeźby, a na schodach figurki Pinellego. Ogród zimowy łączył się z pokojami mieszkalnymi i wypełniony był egzotyczną roślinnością, odświeżaną bezustannie dwoma wodotryskami. Dojrzewały w nim ananasy i banany, a w pozłacanych klatkach śpiewały ptaki. 

Stróżówka przy bramie wjazdowej

Książę Ludwik Sayn-Wittgenstein zapisał Werki swojej drugiej żonie, Leonille Bartiatińskiej, ale jego syn z pierwszego małżeństwa, Piotr  Dominik Ludwik (1831-1887) wykupił je od macochy w 1874 roku i pozostawały w jego rękach przez 13 lat. W testamencie zapisał je swojej siostrze, Marii (1829-1897), zamężnej za księciem Chlodwigiem Carlem Viktorem Hohenlohe-Schillingsfürstem (1819-1901), kanclerzem pruskim. Po śmierci księcia Hohenlohe Werki nabyła Aleksandra Czepielewska w imieniu swojego męża Jana, gubernatora wileńskiego. Jego działalność w Werkach polegała głównie na parcelacji majątku i sprzedawaniu go w częściach. W 1911 roku największą część z założeniem parkowo-pałacowym kupił Kazimierz Karp-Spinek i on okazał się ostatnim prywatnym właścicielem zespołu pałacowego w Werkach. Zmarł tam w 1942 roku. 

Podczas I wojny światowej przemarsze i postoje wojsk oraz umieszczenie w pałacu niemieckiego szpitala w znacznym stopniu zrujnowały Werki i ograbiły ze wszystkich dzieł sztuki pozostawionych tam przez poprzednich właścicieli. 

Po zakończeniu II wojny światowej dawny majątek biskupów wileńskich w Werkach został znacjonalizowany, a budynki pałacowe przeznaczono na szkoły. W latach 1949-1956 były siedzibą szkoły kształcącej przewodniczących kołchozów, a w ciągu następnych czterech lat mieściło się w nich Technikum Hodowli Zwierząt i internat dla uczniów. W 1959 roku przejęła je Litewska Akademia Nauk z przeznaczeniem dla Instytutu Botaniki, który mieści się tam również dzisiaj. Park pałacowy stał się częścią parku regionalnego o obszarze 36 hektarów.