Pałac wraz z założeniem parkowym usytuowany jest w północnej części Osowej Sieni, w majątku historycznie określanym jako „górny” (Ober Röhrsdorf). W zespole zachowały się do czasów współczesnych rządówka, budynki gospodarcze, stodoły, obory oraz mocno przebudowana gorzelnia.
Górny folwark w Osowej Sieni przejął po ojcu Andrzej Żychliński (1706-1755) ożeniony z Julianną Geiler. Młodsza z dwóch jego córek, Charlotta Constantina, wyszła za mąż za Karola Władysława von Unrugh. Owocem ich małżeństwa była jedyna córka, która w 1779 roku wyszła za Jana Baltazara von Schlichtinga (1745-1809). Po śmierci męża, majątek na mocy ugody przejął najmłodszy z potomstwa Schlichtyngów – Wilhelm Ferdynand (1786-1856). Po nim dobra odziedziczyła córka Emilia Teodora Eleonora Franciszka, od 1839 roku żona Leopolda Hugo von Heydebrandt. Jeszcze za życia dziedziczki posiadłość przejęła jej córka – Anna Julia Teresa – wydana za Eugenia Friedricha Heinricha barona von Seherr – Thoss. W 1886 roku w skład majątku wchodził folwark „Neugraetz” (Nowy Ogrodnik), obejmujący 927,96 ha ziemi – w tym 333,44 ha roli, z własną cegielnią, gorzelnią parową, młynem, maślarnią, składami bydła i owiec oraz osada leśna Halbmond, zwana też Waldkrung. Na mapie wsi z 1890 roku widoczne jest stare założenie dworsko-parkowo-folwarczne. Istniał wówczas XVIII-wieczny dwór, który został rozebrany pod koniec XIX wieku. W zbiorach ikonograficznych Biblioteki Uniwersyteckiej w Poznaniu zachowało się zdjęcie tego dworu, wykonane w roku 1896 dla Historisches Gesellschaft für die Provinz Posen, przedstawiające jednokondygnacyjny budynek nakryty dachem naczółkowym. Na jego miejscu baron von Seherr-Thoss wzniósł obecny pałac, którego budowa zakończona została prawdopodobnie przed śmiercią barona w 1904 roku. Świadczyć mogą o tym monogramy „AST” (= Anna Seherr-Thoss) oraz „EST” (= Eugen Seherr-Thoss), umieszczone na skrzydłach drzwi głównych w elewacji północnej. W 1919 roku wdowa po baronie wydzierżawiła pałac wnukowi Lotharowi von Brandenstein, który mieszkał w Osowej Sieni wraz z rodziną do roku 1945. Jego córka Leoni Ossowski – niemiecka pisarka, uhonorowana medalem „Zasłużony dla Kultury Polskiej” – jest autorką kilku powieści o Osowej Sieni przed- i powojennej.
Powstały na przełomie XIX i XX wieku pałac w Osowej Sieni Górnej reprezentuje nurt, odwołujący się do tradycji niemieckiego „burgu”, operującego formami neogotyckimi i neorenesansowymi. Jest to kierunek charakterystyczny dla architektury rezydencjonalnej Wielkopolski od lat 90. XIX wieku. Rzut budynku bazuje na centralnym czworoboku z prostopadłymi przybudówkami od strony zachodniej i wschodniej. Rozczłonkowaną bryłę pałacu tworzą elementy zróżnicowane wysokością i kształtem dachów. Nad całością góruje pięciokondygnacyjna wieża zwieńczona strzelistym hełmem oraz małymi smukłymi wieżyczkami w narożnikach. Układ wnętrz pałacu jest dwutraktowy, z korytarzem usytuowanym miedzy traktami i umieszczoną centralnie sienią główną. Zachował się pierwotny wystrój architektoniczny tego pomieszczenia w postaci lizen o głowicach korynckich oraz dekoracji sztukatorskiej o motywach arabeski i putt. Przetrwała również ceramiczna posadzka w geometryczne wzory. Są także dwubiegowe schody z drewnianymi balustradami z toczonych tralek. W jednym z pomieszczeń parteru zachowany jest kominek o formach neobarokowych. Od południa do pałacu przylega teren historycznego parku o układzie swobodnym. Na jego obszarze występuje liczny starodrzew, m.in. platany klonolistne, lipy, odmiany dębów, kasztanowce, klon, magnolie japońskie etc.
Po II wojnie światowej zespół pałacowo-parkowy objął w posiadanie Państwowy Ośrodek Hodowali Zarodowej Osowa Sień, która po roku 1990 przekształciła się w spółkę Hodowli Zwierząt Zarodowych Osowa Sień Sp. z o.o. Początkowo pałac był siedzibą dyrekcji zakładu POHZ, następnie zaadaptowano go na przedszkole. W 2007 roku wyłoniony został w przetargu nowy właściciel.
