Værnes prestegårds historie er lang, og gården har i likhet med mange andre prestegårder gjennom tidene vært utsatt for store forandringer. Dens historie starter antakelig med utskillelsen fra hovedbølet, Værnes Vestre omkring midten av 1300-tallet.
Prestegårdene var gjerne fullverdige gårdsbruk og de fleste av betydelig størrelse. Om de ikke alltid ble drevet av presten selv så kunne gjerne en forpakter stå for driften. Gårdsdriften ved prestegården har hatt stor betydning for prestene, ikke minst økonomisk, og i krisetider var de helt og holdent selvforsynt med jordbruksprodukter.
Prestegårdsbygningen fikk Hieronymus Heyerdahl bygget i 1820. Han anla også den store prestegårdshagen i 1825. Han skriver selv: ”en vakker og stor Have med ikke ringe bekostning” hvor han ”plantet hvert eneste tre med min egen Haand”. Både huset og hagen var forskjellig fra tidligere byggeskikk og hagearkitektur i Stjørdalsområdet. Prestegårdsbygningen på ett plan med to rom i bredden, har sammenheng med utviklingen av sentraleuropeisk barokkstil, og skiller seg markant ut i forhold til den tradisjonelle smale, langstrakte trønderlåna.
Prestegården var bolig og kontor for presten i Stjørdal fram til 1978. Økte krav til komfort bidro til at ny prestebolig ble bygget noen få meter øst for den gamle prestegården i 1981 og leies i dag ut til private leietakere. Den fungerte som prestebolig fram til 1997, og huser i dag museets administrasjon samt et selskapslokale. På sommerstid er det kafé i lokalet.
Hovedbygningen har gjennomgått flere ombygginger og restaurering, den siste restaurering er antikvarisk. Da er retningslinjene for istandsetting å bevare gamle deler og å restaurere tilbake til forhold slik de var. Tapetvalget og annen rombehandling bygger i hovedsak på funn i huset selv.