Первоначально усадьба, известная с первой половины XVII века, значилась вотчиной рода Благово. В 1708 году село Демьяново с деревнями получил в приданое стольник Андрей Михайлович Колычев. В начале XVIII века усадьбой владели Наумовы.

Наибольший вклад в планировку и развитие усадьбы внёс И.Г. Наумов. В период его владения в 1770-х годах был создан архитектурный ансамбль, включающий главный дом с парком, хозяйственную зону с оранжереями в западной части усадьбы, организован каскад прудов. В 1746 году была построена новая каменная церковь на месте сгоревшей в 1742 году. Архитектурный ансамбль был завершен и в последующие годы глубокой реконструкции усадьба уже не подвергалась.

В 1785 году усадьбу посетила Екатерина II с внуком Александром.

С 1792 года владелицей усадьбы стала дочь Наумовых – М.И. Римская-Корсакова.

При следующем владельце - Д.Б. Мертваго, в 1810-1824 годах усадьбу поддерживают и развивают. В корпусах хозяйственного двора появляется фабрика, где «вырабатывается кисея, миткаль и платки кисейные». В 1836 году по итогам Московской выставки произведений отечественной промышленности, прошедшей годом раньше, Мертваго получил «дозволение употреблять на изделиях Государственный герб – за хорошие кисеи».

В 1817 году Демьяново посетила императрица Мария Федоровна.

С начала 1850-х годов усадьба, переходя из рук в руки, постепенно пришла в упадок.

Перемены наступили через тридцать лет, когда в 1883 году здесь поселился известный адвокат, социолог и философ В.И. Танеев (1840-1921). В трех комнатах первого этажа главного дома он разместил свою библиотеку, на полках которой было собрано более 10 000 книг по истории французской революции, социологии, философии. Украшением двусветного зала с хорами служила скульптура – копии античных статуй, портреты известных ученых, писателей, политических деятелей. Хозяйственные корпуса были преобразованы в дачи. В четырёх зданиях усадьбы помещалось десять дач, которые служили статьей дохода и сдавались преимущественно знакомым Танеевых. Спрос на дачи был большой, так что время от времени возникала очередь.

Перемены коснулись и парковой зоны усадьбы. К сохранившимся на клумбах многолетним цветам ежегодно добавлялись летники. Были отреставрированы липовые аллеи; подготовлены участки для садов и огородов, общая площадь которых стала составлять 9 десятин; заложены в честь рождения детей яблочные сады, названные их именами - Павловский, Сергиевский, Александровский, Владимирский, Еленинский; по границе садов высажены ряды елей.

Главный усадебный дом стоял на открытой партерной поляне с розарием. «В раскрытые окна… комнаты виднелись деревья парка, в растворенные стеклянные двери, в уровень с паркетом, пестрел цветник, затопленный цветами». С увитого диким виноградом крыльца южного фасада открывался вид на регулярную часть парка, которая носила историческое название - Новый парк. Перед северным фасадом дома по соседству с Царским прудом располагался парк пейзажного типа или Старый парк, где на насыпном холме возвышалась колонна со статуей Минервы, которая была установлена в честь посещения усадьбы Екатериной II.

Начиная с 1900 года Владимир Иванович Танеев жил в усадьбе Демьяново постоянно, активно занимаясь ее преобразованием. Его жена - Елена Сергеевна, урожденная Макнаб-Скотт, была шотландкой по происхождению. В семье подрастало пятеро детей: трое сыновей и две дочери. Демьяново стало любимым местом для всех членов семьи Танеева.

Всё в Демьяново располагало не только к отдыху, но и к творчеству, интеллектуальному общению. На лето в усадьбе собиралось интересное общество. Здесь по многу лет жили профессора Московского университета: доктор философии Л.М. Лопатин, доктор зоологии Н.В. Богоявленский, химик И.А. Каблуков, геолог, один из учеников профессора Павлова - М. С. Швецов, зоолог и географ Н.С. Берг, профессор математики Н.В. Бугаев. Частыми гостями были братья Петр Ильич и Модест Ильич Чайковские, снимали дачу сестры Гнесины, Скрябины, знакомые Танеева - семьи Сыроечковских и Эртелей. Много времени проводил в усадьбе брат Владимира Ивановича, любимый ученик П.И. Чайковского - композитор и пианист Сергей Иванович Танеев. Обычно он приезжал на несколько дней, что радовало всех обитателей усадьбы: каждый вечер они слушали в его исполнении произведения Моцарта, Бетховена, Шопена.

Душой демьяновского общества был хозяин усадьбы, человек бурного темперамента и парадоксального ума. Тонкий наблюдатель, талантливый рассказчик В.И. Танеев был смел в суждениях и остроумен, что, по словам А.К. Тимирязева, «сообщало необыкновенную привлекательность любой беседе с ним».

С 1902 по 1917 год почти каждое лето проводил здесь художник А.М. Васнецов. Природа Демьянова послужила мотивом для многих его пейзажей. По словам его сына Всеволода, он ходил по окрестностям усадьбы «с каким-то просветленным лицом», испытывая радость от общения с природой. Его излюбленные места: заветная кирпичная скамеечка на высоком холме, живописные уголки парка, пруды, и ко всему этому - чудесный воздух, пение птиц, густо населявших парк и леса вокруг, которых он хорошо знал. Художник с удовольствием вспоминал время, проведенное в усадьбе: «Как бывало в Демьяново хорошо. С утра этюды, придешь, пообедаешь, отдохнешь и опять этюды тут же под боком, близко, как хорошо».

В маленькой деревянной дачке жили Николай Васильевич и Александра Дмитриевна Бугаевы. В 1884 году вместе с ними провел свое первое демьяновское лето их четырехлетний сын Боря Бугаев, будущий поэт Андрей Белый. А летом 1917 года он напишет стихотворение «Асе», снабженное пометой: «Демьяново». Жизнь в усадьбе поэт опишет в мемуарах «На рубеже двух столетий»: «…очень уж хороши там окрестности: белоствольные рощи, медовые луга; очень уж прекрасны огромные пруды…»; «Демьяново славилось (до библиотеки и культурных лесных посевов) розами, оранжереями и монументальной крокетной аллеей, шире которой не видывал я…».

В 1904 году впервые провел все лето в Демьяново известный ученый-естествоиспытатель Климент Аркадьевич Тимирязев. С этого времени и в плоть до 1917 года он ежегодно снимал здесь под дачу и лабораторию часть паркового павильона второй половины ХVIII века, расположенного к западу от регулярного парка. Нижний этаж был каменным, верхний – деревянным. По воспоминаниям П.В. Танеева, Климент Аркадиевич больше всех других любил комнату, где стояла мебель красного дерева, письменный стол, за которым он работал. Здесь или на просторной террасе Тимирязев проводил весь день, когда не был занят в своей лаборатории.

Лаборатория Тимирязева с реактивами и специальной посудой, привезенными на лето или сконструированными им приборами, находилась в двух южных комнатах здания. В дачный сезон здесь кипела научная работа, читались лекции по естествознанию. Часто в опытах ученому помогал его сын Аркадий Климентович – физик. Неизменными были прогулки по парку и беседы с близкими друзьями - А. М. Васнецовым или В.И. Танеевым.

На рубеже XIX-XX веков в Демьяново сложилась особая творческая среда, превратившая усадьбу в заметный центр на карте русской культуры. Для многих Демьяново стало родным местом, с которым были связаны драгоценные воспоминания: «В детстве я думал, что Демьяново – это и есть рай на земле. А должно быть, это так и было на самом деле».