Lepaan historia alkaa kauan ennen kartanoaikaa. Merkkejä ihmisten liikkumisesta on kivikaudelta asti. Lepaanvirran entisestä koskesta löytyneiden kivikirveiden määrä viittaa niiden uhraamiseen virralle. Lepaa on ollut liikenteen muinainen solmupaikka, tärkeä kokoontumispaikka ja uhrilehtoineen pyhä paikka. Lepaanvirran suuta on pidetty myös muinaisena ylimyskeskuksena. Kartanoalueelta on joukko rautakauden esinelöytöjä, nykyisellä sakastinmäellä näyttää olleen kalmistoja. Uhrilehdon lisäksi Lepaalta on tieto myös uhrilähteestä. Yhden teorian mukaan Lepaalla ei ollut varsinaista muinaiskylää ennen ruotsalaisten vallan ja kartanon aikaa, vaan Lepaan alue koskineen oli yhteisnautinnassa. Ensimmäinen kirkko rakennettiin Lepaalle perimätiedon mukaan jo 1200-luvulla, samaan aikaan kuin Hämeen linna ja Hattulan kirkko. Lepaaseen on kuulunut myös virran toisella rannalla oleva Hinnonmäen eli Surmanmäen alue, josta tunnetaan rautakautinen kalmisto.

Lepaalle saattoi syntyä kartano jo 1200-luvulla. Lepaan rälssisäteri mainitaan asuinkartanona ensi kerran 1450-luvulla Pietari Hannunpojan aikaan. Kartanon mahtavinta kulta-aikaa oli ns. "Lepaa"-suvun aika 1500-luvulla, jolloin kartanonisännät olivat maan mahtimiehiä. Heistä maineikkaimpia olivat vuonna 1551 kuollut Björn Klaunpoika, joka oli Kustaa Vaasan valtaneuvos ja luottomies, sekä hänen poikansa käskynhaltija Hannu Björninpoika. Björnin mahtia kuvaa myös se, että hän omisti Lepaan lisäksi myös Harvialan, Käikäälän, Suontaan ja Lammin kartanot, sekä läänityksiä myös Virossa.

Lepaa-suvun vaakunassa oli leijonan kuva, josta syystä heitä on joskus kutsuttu Lejon-suvuksi. Onko Suomen leijonavaakunan alkuperä Lepaa-suvun vaakunassa? Juhana Herttua otti leijonan Suomen vaakunaeläimeksi, ja hän varmasti tunsi Lepaa-suvun vaakunan. Juhana Herttua vieraili Lepaalla ainakin vuonna 1556.

Käskynhaltija Hannu Björninpoika kuoli vuonna 1572, ja kartano siirtyi vävymiehelle, kapteeni Tomas Beurraeukselle. Tämä suku hallitsi Lepaata vuosisadan, jonka jälkeen kartano siirtyi naimakaupalla naapurikartanon Lahdentaan omistajasuvulle Boijeille. He pistivät kartanon myyntiin vuonna 1727, jolloin sen osti Uudenmaan maaherra Pehr Stjerncrantz. Tämä suku piti Lepaata taas noin sata vuotta. Tuona aikana Lepaa sai ruotsinkielisen suvun ja Lepaan virran nimistä yhdistetyn nimen Stjernsund.

Lepaan 1800-luvun omistajia olivat upporikas pietarilainen, saksalaislähtöinen sokerikauppias Peter Heimbürger ja Mustialan kautta Lepaalle tullut tilanhoitaja Carl Packalen. Hän nai Heimbürgerin Maria-lesken ja nousi kartanonisännäksi. Entinen pehtoori johti Lepaata ammattilaisen ottein, ja tuona aikana Lepaan viljelykset laajenivat ja kukoistivat. Hän vaali myös puistoa ja puutarhoja. Packalen oli seudulla tärkeä yhteiskunnallinen vaikuttaja, mm. kunnallislautakunnan puheenjohtaja. Vaimonsa kuoleman jälkeen Packalen päätti testamentata kartanon valtiolle, jotta sinne perustettaisiin maanviljelys- tai puutarhakoulu.

Tila siirtyi valtiolle 1902, asetus puutarhaopiston perustamisesta annettiin 1906 ja puutarhaopetus alkoi Lepaalla syksyllä 1910. Tällöin puutarhojen pinta-ala kasvoi huomattavasti. Lepaa siirtyi Hämeen Ammattikorkeakoulun perustamisen jälkeen 1995 valtiolta kuntayhtymälle, ja nykyään Hämeen Ammattikorkeakoulun Lepaan yksikköllä on mm. maisemasuunnittelun ja puutarhatalouden koulutusohjelmat.

Kartanoajan rakennukset ovat pääasiassa peräisin 1800-luvulta. Kartanon lasikuisti ja renkien asuintalo Kotila ovat Heimbürgerin ajalta. Johtolan runko on 1700-luvulta, mahdollisesti jopa 1600-luvulta, ja sen empireasu on 1800-luvun alusta. Pihapiirin pykninkirakennus on 1800-luvun alkupuolelta. Lepaalla olleesta Tyrvännön kirkosta on jäljellä enää 1400-luvun lopun kivisakasti. Tuulimylly on rakennettu 1700-luvun alussa, ja se on palvellut 1900-luvun alkuun asti. Lepaan tilan kivinavetta on valmistunut 1933, samalta ajalta ovat myös makasiini ja ympäristön asuinrakennukset.

Puutarha sai alkunsa ja oli tunnettu jo 1700-luvulla, päärakennuksen eteläpuolella oleva puisto saattaa periytyä tältä ajalta. Englantilaistyylinen puisto rakennettiin 1840-luvulla, ja barokkitarha on perustettu 1935. Packalen rakennutti vaimoilleen puistoon nimikkolehdot, Marian lehto oli lehmuslehto ja Sofian lehto löytyi kasvihuoneiden lähettäviltä. Lepaan virran rannassa oleva viehättävä kivikkoryhmä on 1920-luvulta. 1960-luvulla siellä kukoisti yli 300 perennaa, nyt niitä on jäljellä toistasataa. Lepaan ympäristöön on levinnyt runsaasti kulttuurikasveja, näitä ovat mm. harsulemmikki, sepiväpeippi, rautanokkonen, kamomillasaunio, ruisvirna, käenrieska ja terhi.

Viereinen kylä ei ole alkuaan nimeltään Lepaa, vaan Parola eli Nygård. Se lienee syntynyt Lepaan alaisuuteen keskiajalla. Kylä on tarinan mukaan saanut nimensä parantavasta lähteestä. Parolan muodostivat Karjainmäen ja Ihamäen torpat sekä Lemolan ja Eskolan lampuotitilat. Parola liitettiin kartanoon 1800-luvulla; Klemolan ja Eskolan rälssitilat 1840-luvulla ja Vanajanniemen rälssitila 1870-luvulla. Kun kylä tunnetaan nykyään Lepaana, Parola löytyy enää vanhoista kartoista ja nimistä, siitä muistuttavat Parolanpelto ja Parolanhaka. Lepaan muita vanhoja torppia olivat mm. Lepistö, Hakala, Niittymäki, Papinmäki, Kankaanpää, Rato, Korpilauri, Ängäsvuori ja Salo.

Lepaan kansakoulu aloitti toimintansa vanhassa puukoulussa 1910. Kivinen koulurakennus valmistui 1951, sen suunnittelija on Jaakko Ilveskoski. Peltokylä Lepaan ja Kankaanpään välillä on syntynyt 1940-luvulla karjalaisten asuttamisen myötä.