В середине XVIII в. село Вороновица, некогда бывшее вотчиной рода Вороновицких, перешло в собственность брацлавского земского судьи
Михала Грохольского. В 1770 г. его младший сын, Франциск Ксаверий Грохольский, начал строительство дворца, которое продолжалось семь лет.
Проект был разработан немецким архитектором Лоренцом Гедона — явно под влиянием работ итальянского
архитектора Андреа Палладио.
Имение не было конфисковано после подавления польского восстания 1863 – 1864 гг., но, согласно указу от 10 декабря 1865 г., который
запретил «полякам», к которым относили всех католиков, владеть землями в западных губерниях Российской империи, Грохольские должны были в
двухгодичный срок продать недвижимость лицам русской национальности, православного или протестантского вероисповедания. Так в 1869 г. на торгах
в Одессе имение приобрел Николай Можайский. После его смерти имением управлял его брат, пионер авиации Александр Федорович Можайский, приступивший
здесь к изготовлению и, к большому неудовольствию местных крестьян, испытанию моделей летательного аппарата.
Общая площадь всех 43 комнат и залов дворца составляла более 2500 м². Сын Франциска Ксаверия, Антони, разместил во дворце свою коллекцию живописи,
состоявшую из 519 полотен европейских мастеров (включая работы Тициана, Корреджо, Рембрандта и Рубенса). После смерти Антони ее унаследовали его племянники, и
картины были закрыты в одной из комнат дворца до достижения совершеннолетия всеми наследниками. К сожалению, за пятнадцать лет большая часть картин была необратимо
повреждена сыростью и грибком. Уцелевшие произведения были перемещены в другие имения Грохольских.
После 1905 г. Грохольские пытались выкупить Вороновицу, но их планам помешали Первая мировая война и революция в России. В советское время во дворце
разместилась школа (переехала в новое здание в 1987 г.). А во время Второй мировой войны в нем располагались немецкая разведшкола и подразделения Абвера, включая
штаб «Валли 1» — подразделение управления «Абвер-заграница». В 1971 г. в трех залах дворца был открыт
Музей истории авиации и космонавтики им. А. Ф. Можайского. В других помещениях работают взрослая и детская библиотеки, другие культурные учреждения.
Дворец можно увидеть в фильме «Алые погоны» (1980 г., киностудия им. Довженко)