בית ויצמן שנבנה בשנת 1936 היה ביתם הפרטי של ד"ר חיים ויצמן (1952-1874) וד"ר ורה ויצמן (1966-1881). חיים ויצמן היה מדען, יו"ר ההסתדרות הציונית (בשנים 1931-1921, ולאחר מכן בשנים 1947-1935), נשיאה הראשון של מדינת ישראל (1952-1948), ומייסדו ונשיאו הראשון של מכון ויצמן למדע. ד"ר ורה ויצמן היתה רופאת ילדים במקצועה.
בני הזוג ויצמן נולדו ברוסיה, למדו במערב אירופה, בגרמניה ובשווייץ, וחיו כשלושים שנה באנגליה. את ביתם בארץ-ישראל בחרו לבנות ברחובות, בצמוד למכון זיו שייסד ד"ר ויצמן בשנת 1934, וממנו צמח לימים מכון ויצמן למדע.
הבית תוכנן בידי האדריכל היהודי הנודע, אריך מנדלסון (1953-1887), שעזב את גרמניה עם עליית הנאצים לשלטון. בית ויצמן היה עבודתו הראשונה של מנדלסון בארץ-ישראל. זהו בית מודרני, הבנוי על גבעה המשקיפה על שפלת החוף במערב ועל הרי יהודה במזרח.
מנדלסון הגדיר את הבית כ"בית ייצוגי למי שעומד על במת ההיסטוריה". בתכנון נעשה מאמץ מיוחד להתאים את המבנה לצורכיהם של בני הזוג, למקום הפיסי, לתרבות ולאקלים. כפי שאמרו עליו: "זהו בית מודרני, אצילי, בעל הרמוניה מושלמת עם סביבתו. תואם להפליא את תכליתו. מביע הבעה שלמה את נפש בעליו, כמוהם זהו נכס לאומי". בפי העם כונה הבית: "הארמון". הוא בלט בממדיו הגדולים ובסגנונו הייחודי.
במרכז הבית ניצב חדר המדרגות המעוצב כמעין מגדל הצופה למרחוק. למרגלותיו שלושה מלבנים - שניים דומים במבנם ובגודלם מהווים את הספרייה וחדר האירוח; המלבן המרכזי הוא חיצוני, ובו הבריכה המוקפת בחצר פנימית, אשר מקורה בשורת עמודים התומכים את הגג.
מהחדרים נפתחות דלתות רבות לעבר החצר הפנימית והבריכה. בקירות החיצוניים קבועים חלונות עגולים גבוהים המזכירים ספינה, אשר מאפשרים לאור לחדור פנימה ברכות ומונעים מהחום לחדור פנימה. קירות הבית עבים במיוחד ובנויים מספר שכבות: לבנים, שעם, נסורת וטיח לצורך בידוד.
עם היבחרו של ד"ר ויצמן לנשיא המדינה הפך הבית למשכן הרשמי של נשיא ישראל. לאחר מותו עבר משכן הנשיא לירושלים. בני הזוג תרמו את האחוזה, את הבית ואת תכולתו למדינת ישראל, במטרה לשמר את מורשתו של הנשיא הראשון. שיפוץ ראשון בוצע בבית בשנת 1978, והוא נפתח כמוזיאון לקהל הרחב. בשנת 1999 בוצעו בבית, באוסף ובאחוזה, שימור ושיחזור שהחזירו להם את אופיים כפי שהיה בתקופה שבה חיו בני הזוג ויצמן. שיפוץ זה בוצע בתיכנון ובפיקוח של האדריכל הלל שוקן.
