Историческое ядро музея-заповедника составляет усадебно-парковый ансамбль конца XVIII — начала XIX вв. В него входят памятники деревянной архитектуры классицизма (главный усадебный дом и Библиотечный флигель) и пейзажный скальный парк романтического стиля — уникальный памятник садово-паркового искусства, в создании которого принимали участие архитекторы Д. Мартинелли, О. Монферран, Т. де Томон, А. Штакеншнейдер, Ч. Х. Тэтам.

Расцвет Монрепо связан с именем президента Санкт-Петербургской Академии наук Людвига Генриха Николаи, который приобрел имение в 1788 году, а после ухода в 1803 году в отставку всецело предался украшению и воспеванию в стихах любимого поместья.

При сыне Людвига, Пауле Николаи (он был дипломатом и принимал участие в установлении новых границ России со Швецией по Фридрихсгамскому договору), в парке обустраиваются места для эмоциональных переживаний, как светлых, так и грустных.

Возводятся архитектурные изыски — статуя героя эпоса Калевалы Вяйнямейнена (1873 год) со скандинавскими гуслями «кантеле» на коленях, турецкая палатка, китайские мостики и китайский павильон Мариентурм (дань тогдашней европейской моде на Восток), павильон над источником «Нарцисс» (1820-е годы), храм Нептуна (1830-е годы, сейчас его называют «Павильон „Храм“»), готические ворота на входе (1821 год), павильон Паульштайн (1790-е годы, назван в честь Пауля Николаи), «Хижина отшельника», тосканская колонна, посвященная императорам Павлу I и Александру I (1804 год), неоготическая капелла Людвигсбург (1822 год, архитектор Ч. Х. Тэтам) и фамильный некрополь Николаи на скалистом острове Людвигштайн.