In de 7de eeuw was er al sprake van een domein Beysbroek dat deel uit maakte van het Merovingisch en Karolingisch kroondomein Snellegem. In de 9de eeuw ging het over op graaf van Vlaanderen, Boudewijn I, en in 1115 kwam het in bezit van de Sint-Andriesabdij.
Kort na de Franse Revolutie werd Beisbroek, net als zoveel kerkelijke goederen, door de staat aangeslagen en openbaar verkocht. Via een openbare verkoop komt het hele domein in 1798 in handen van ridder Louis van Outryve d’Ydewalle en zijn schoonbroer Jacques de l’Espée. Bepaalde delen werden bebost met hakhout en naaldbomen, terwijl de meer vruchtbare gronden in weide of akkerland werden omgezet.
In 1835 bouwde de Gentse burggraaf Edouard de Nieulant, schoonzoon van Louis van Outryve d’Ydewalle, op het domein het neoclassicistische landhuis Beisbroek. Het kasteel ging over naar zijn dochter Valérie en haar man, Adolphe Otto de Mentock, die schoonvader Edouard de Nieulant ook opvolgde als burgemeester van Sint-Andries. Latere bewoners zijn erfgenamen van de families Otto de Mentock en de Busschere. Van deze laatste familie koopt de stad Brugge in 1973 het 98 ha grote domein aan.
In 1976 werd het opengesteld als parkgebied, binnen het kasteel vind je het natuurcentrum, volkssterrenwacht en planetarium met observatiekoepel.