In den Jahren 1708 bis 1711 wurde durch die Freiherren von Werthern anstelle des alten Sitzes ein Schloss errichtet. Es war ein dreiflügliger, zweigeschossiger Bau mit dreigeschossigem Mittelrisaliten und Mansarddach: verwandt den Weimarer Bauten des „Zopfstils“. Das Schloss befand sich bis zur Enteignung 1945 im Besitz der Familie von Werthern. 1709 erhielt Großneuhausen die „Patrimonial-Gerichtsbarkeit“, mit der entsprechenden Justizverwaltung. Zu diesem Patrimonialgericht gehörten neben Großneuhausen einige weitere Orte, u. a. Ellersleben.
Ab 1938 bis 1945 war weiblicher Arbeitsdienst im Schloss einquartiert. Als „Ersatz“ für die zur Wehrmacht Einberufenen mussten im Zweiten Weltkrieg 168 Frauen und Männer aus Jugoslawien auf dem Gut Zwangsarbeit verrichten, 95 Personen aus Polen, Russland und der Ukraine bei Bauern.
Im November 1944 zog Elisabeth Gräfin Werthern mit ihrer Tochter in einige Räume des vorbestimmten Witwensitzes auf dem Schloss ein, nachdem ihr Mann Wolfgang von Werthern-Beichlingen gefallen war. Im Schloss wurden Flüchtlinge aus den Ostgebieten aufgenommen, und es beherbergte zuletzt auch noch Lazarett-Räume. Im April 1945 besetzten US-Truppen den Ort und quartierten sich auch im Schloss ein. Es wurde viel „requiriert“, auch aus den Häusern der Dorfbewohner.
Ab 1945 erfolgten Enteignungen im Ort, zuerst von Schloss und Rittergut. Das intakte Schloss, samt Rittergutstall, Remisen und Scheunen fiel dann ab Februar 1948 unter Zwangseinsatz der männlichen Dorfbevölkerung dem Abbruch anheim. Vorher war es auf die Liste „abzutragender Zeugnisse feudaler Unterdrückung“ gekommen. Hintergrund war der entsprechende Befehl Nr. 209 der Sowjetischen Militäradministration in Deutschland (SMAD). Ein Teil der Bevölkerung hatte Einwände geltend gemacht; so wollte der Sportverein gerne in das herrenlose Schloss einziehen. Das wertvolle Inventar (Möbel, Gemälde und Bibliothek) ging verloren. Möbel aus dem Schloss landeten auf einem zentralen Sammelplatz der sowjetischen Besatzungsmacht in Kölleda. Der größte Teil des Abbruchschutts wurde zum Zuschütten des großen Schlossteichs verwendet, geeignetes Material auch für Neubauerngehöfte. Diese setzte man teilweise in den Schlosspark, dessen wertvoller Baumbestand abgeholzt wurde. (An der Stelle des Schlosses wurde 1979 ein kleiner Konsum-Einkaufsmarkt gebaut)
Bilder vom Schloss: