Kairėnų dvaras rašytiniuose šaltiniuose minimas nuo 1545 m. Pirmaisiais jo statytojais laikomi Isakovskiai, kurie čia pastatė renesansinius vieno aukšto medinius dvaro rūmus bei suformavo parką. XVIII a. dvarą perstatė ir atnaujino parką bei tvenkinius tuometiniai jo savininkai Lopacinskai. Tačiau XVIII a. pabaigoje rūmai ir keletas ūkinių pastatų sudegė. Buvo pastatyti nauji rūmai, o senųjų vietoje - medinė koplytėlė.
Per pirmąjį pasaulinį karą dvaras labai nukentėjo - nugriauti mediniai rūmai, dar keletas pastatų. 1933-1974 m. dvare buvo įrengta psichoneurologinė ligoninė. 1974 m. pastatai ir parkas buvo perduoti Vilniaus universiteto botanikos sodui. Koplyčia, kuri veikė iki 1945 m., 1982 m. buvo nugriauta.
Dabartiniai rūmai - tai perdirbtos arklidės, turinčios romantizmo architektūros bruožų. Išlikę ir kitų pastatų.
