Ängbytrakten i västra Stockholm är gammal kulturbygd. Gravfältet från vikingatid (800-1050) i den vackra skogsbacken norr om gården, samt fynden i gravfältet vid Beckomberga (Kr. f. -400) vittnar om en tidig fast befolkning med rika kontakter med avlägsna länder.
Från mitten av 1300-talet försörjde de fyra gårdarna i “Engiaby” Helgeandshuset och S:ta Clara kloster. 1569 överfördes de till Drottningholms kungsgård. Såväl Åkeshov som Ängby köptes år 1635 av Åke Axelsson Natt och Dag. Ängby by gick vid denna tid ner till mälarstranden vid Tyska Botten. På 1650-talet slogs gårdarna i byn samman till ett säteri, vars första sätesbyggnad finnes bevarad i dagens flygelbyggnad. Ett annat tidigt minne är fatburen av trä på en kulle i parken. Den renoverades på 1690-talet och har kvar stockar från slutet av 1500-talet. Den kan anses som Stockholms äldsta träbyggnad.
År 1689 köptes säteriet av Johan Gabriel Stenbock. Han sålde det år 1692 till Baltzar Ehrenstolpe som några år därefter byggde dagens huvudbyggnad. Den är i karolinsk stil med säteritak. Inredningen i övervåningen är från byggnadstiden och har hög konstnärlig klass. Nämnas bör särskilt det vackra stucktaket och den öppna spisen i stora salen, målningar i fönsternischerna samt vackra kakelugnar.
Vid Ehrenstolpes död 1734 övertogs säteriet av sedermera riksrådet, friherre Carl Hermelin. År 1764 såldes det till familjen Stierncrona på Åkeshov. Under denna familjs långa ägartid var dessa båda gårdar i praktiken sammanslagna och drevs med gemensam arrendator.
Ägare var från 1857 hr Nils Nilsson, 1859 bagaren E. Cederberg, 1881 skomakaren Johan Nilsson och 1887 kungl. sekr. C. G. Wahlberg. 1904 köptes Ängby av Stockholms stad för 100.000 kr. Jordbruket drevs till år 1932 då marken uppläts för byggandet av småstugor. Efter en tid av svårt förfall, då den stått obebodd, restaurerades huvudbyggnaden 1956.
Stora Ängby förvaltas alltsedan dess av stiftelsen, som upplåter lokalerna åt hemvärnet i Bromma och åt föreningar och för privata fester. Även i flygeln finnes ett rum för sammanträden.