Усадьба в Никольском-Гагарине создана в 1774—1776 годах по проекту И. Е. Старова, когда ее владельцем был князь С.В. Гагарин, сенатор и управляющий казенными имениями в Тульской губернии. Вместе с А.Т. Болотовым он занимался устройством огромного имения графа А.А. Бобринского, внебрачного сына Екатерины II, в Богородицке.
Вероятно, именно из Богородицка в Никольское — Гагарино пришли два создателя богородицкого дворцового ансамбля — А.Т. Болотов и И.Е. Старов, известный архитектор второй половины XVIII века.. Ансамбль Никольского-Гагарина включал в себя дворец с двумя боковыми флигелями, конный двор, служебный корпус, церковь с отдельно стоящей колокольней.
Основные постройки усадьбы расположены на высоком холме, откуда открывается живописный вид на пойму реки Озерны и на Тростенское озеро. А.Т. Болотов писал о Никольском- Гагарине: «…едучи подле большого озера, прилегающего к той горе, на которой построен был… каменный дом, не мог я положение и красотою всех окружающих оное озеро мест довольно налюбоваться». Когда говорят о населенном пункте Никольское, часто добавляют: «…что на Тростенском озере». На самом деле от села до водоема около трех километров.
К усадьбе ведет сосновая аллея, по оси которой расположен главный дом. Его торжественно-величавая, даже строгая архитектура подчеркнута низким монументальным бельведером, возвышающимся над центральной частью дома. Парадный двор образован дугами каменных оград, соединяющими дом с боковыми флигелями. В ограды встроены пышно украшенные ворота с широкими арочными проемами. От ворот одна из аллей ведет к конному двору, другая — к усадебной церкви. От Конного двора теперь остались только руины.
Главный дом построен в 1774—1776 годы в стиле, переходном от барокко к классицизму. Здание увенчивает излюбленный Старовым бельведер, из окон которого открывается великолепный вид на окрестности, с голубеющим вдали Тростенским озером. Недавний ученик Шарля де Вайи, едва достигший 30-летнего возраста, выказал изрядное мастерство. Старов до предела усложнил композиционную задачу, виртуозно вписав в компактный план три овальных зала и уравновесив между собой объемы сооружения. Он наделил дворец декором в духе раннего французского классицизма и увенчал его массив стремящимся к небу бельведером. К парадному входу дворца поднимается широкая лестница, исполненная холодной торжественности, а лестница со стороны парка, напротив, лишена официальности и подчеркнуто романтична.
В многочисленных комнатах и залах хранились обширная фамильная портретная галерея, большая библиотека, старинная мебель конца XVII — начала XIX века.
В свое время дом был окружен огромным парком, устроенным по проекту А.Т. Болотова. Прежде парк продолжался и на террасах, созданных по склонам холма. Звездообразно расположенные аллеи у дома сочетались со свободно проложенными дорожками и как бы естественно растущими деревьями. В парке царило тонкое искусство посадки различных деревьев и кустарников, создававших своеобразные кулисы для беспрестанно менявшихся живописных видов.
Вершину холма, на котором стоит усадьба, увенчивает Никольская церковь, построенная И.Е. Старовым в 1770 году в строгом классическом стиле. В ее подземном этаже находилась усыпальница рода Гагариных. Цилиндрическая столп-колокольня Никольско-Гагаринской церкви являлась уникальной по своим исключительным архитектурным достоинствам. Ее образ, вероятно, был навеян впечатлениями о пребывания И.Е. Старова в Италии. Это сооружение до наших дней не сохранилось: оно было взорвано 20 декабря 1941 года отступавшими от Москвы фашистами.
Несмотря на значительные утраты, Никольское-Гагарино и в наши дни остается одной из наиболее хорошо сохранившихся усадеб, построенных по проектам И.Е. Старова.
Усадебные постройки находятся в собственности Московской области и используются учреждением здравоохранения Московской области — Психиатрическая больница № 4. Имущественные права на часть зданий усадьбы зарегистрированы в установленном порядке, земельный участок — в стадии оформления. Главный дом усадьбы и флигели парадного двора занимают больничные, административные и хозяйственные помещения, манеж и служебное здание не используются.