A marosillyei birtokot br. Bornemissza (I.) János, a család vagyonának megalapozója szerezte meg gr. Bethlen Katától 1716-ban. A fia, Bornemissza (I.) Ignác az 1740-es években tovább gyarapította a birtokot, megszerezte a teljes uradalmat és a hozzá tartozó 18 falut is. Az ő kezében maradt a Bethlen-kastély, és az öccse, Pál, udvarházat építettett magának. A birtok egykori gazdasági erejét jól érzékelteti a nagyméretű, építészetileg is jelentős gabonás megépítése valamikor a XVIII. század végén, amely valószínűleg (I.) Ignác fia, Bornemissza (III.) János hunyadi főispán nevéhez fűződik. Br. Bornemissza (II.) Ignác egy évszázaddal később az elromosodott Bethlen-Thököly udvarház, a lakótorony és az egykori kapuépület bontásából származó kövekből építette a XIX. század közepén a klasszicista kastélyt. A korszakra jellemző építészeti jegyeket az udvar felőli homlokzat őrzi toszkán oszlopsor formájában. Az épület U tervrajzú kialakítása a keresztszárnyon végigfutó oszlopcsarnokkal a drági kastélyra emlékeztet.

A századfordulón a marosillyei birtok (II.) Ignác fiának, br. Bornemissza Tivadar és felesége, br.  Jósika Róza kezén volt. Az ő megbízásukból nyerte el a kastély a ma látható formáját, és kapott a park felőli homlokzat a kornak megfelelő kialakítást. Az eklektika építészetét a kastély főhomlokzata képviseli nagyméretű, félköríves záródású ablakaival, illetve pilaszterekkel díszített, oszlopos középrizalitjával, melyet háromszögű timpanon koronáz.

Az épületben az államosítás után kórház működött, ma már romosan, üresen áll.