Kairėnų dvaras pirmą kartą istoriniuose šaltiniuose paminėtas XVI a. pirmojoje pusėje, kuomet 1545 m. Žygimanto Senojo privilegija atiteko Jarmalai, o praėjus 4 dešimtmečiams dešimčiai metų dvaras perėjo Kiškoms. XVI a. pab. Kairėnų dvaro šeimininkais tapo Isaikauskiai, valdę dvarą apie šimtą metų. 1692 m. dvaras perėjo Sapiegoms, kuriems jis priklausė 72 metus. 1764 m Kairėnų dvaras parduotas Lopacinskiams. Su šios giminės valdymu susijęs Kairėnų dvaro klestėjimo laikotarpis. Lopacinskiai rekonstravo rūmus, išplėtė ūkinę dalį. Tais laikais buvo įveistas angliško stiliaus parkas, kurio bruožai išlikę iki šių dienų. Už Ignoto Lopacinskio dalyvavimą sukilime caro valdžia dvarą konfiskavo.

Kairėnų dvaro parką itin aukštai įvertino XIX a. pr. garsusis Lenkijos sodininkystės specialistas S. Wodzicki, teikdamas, jog šis parkas tuo metu priklausė penketukui geriausių šio stiliaus parkų visoje Lietuvos Didžiojoje Kunigaikštystėje.

1870 m. Kairėnus nusipirko Tiškevičiai. 1909 m. už skolas dvaras perėjo Vilniaus žemės bankui, kuris jį pardavė generolui Buterlinui, o pastarasis – 1911 m. Stolypinams. Pirmojo pasaulinio karo metais sudegė Kairėnų dvaro rūmai, o dvaras po karo perėjo valstybės žinion. 1933 m. Kairėnų dvaras buvo atiduotas psichoneurologinei ligoninei steigti, o 1974 m. čia įsikūrė Vilniaus universiteto Botanikos sodas, kuris Kairėnų dvaru rūpinasi iki šiol.

Iki mūsų dienų išlikusio Kairėnų dvaro sodybos puošmena – arklidės. Istorinę dvaro praeitį liudija ir nūdienos poreikiams taip pat tarnauja vandens malūnas, ledainė, kluonas, ratinė, kumetynas.