Veltheim geht dem Namen nach auf eine Besiedlung um 300 v. Chr. zurück. Der Ort wurde erstmals 1160 urkundlich erwähnt.

Trotz etlicher Umbauten hat  das jetzige Wasserschloss noch den Charakter der für das Braunschweiger Land typischen Wasserburgen bewahrt. Die ehemals starke Wehranlage entstand bereits in früher Zeit, vermutlich im 12. Jahrhundert.

1430 zerstörten die Braunschweiger die Burg Veltheim. Ab 1555 baut Ernst von Honrodt auf den Mauern der Burg das Wasserschloss auf. Von Westen erreicht man den Schlosshof mit dem Turm über eine auf vier Bögen ruhenden Steinbrücke und eine Durchfahrt. Seit 1832 ist das Rittergut wieder im Besitz der Familie von Veltheim.

Der nahe liegende „alte“ Erdfall speist den Burggraben, der den Innenhof vollständig umgibt, mit frischem Quellwasser.