Das Sternhaus verdankt seine Existenz der ersten elektrischen Straßenbahnline Braunschweig - Wolfenbüttel, die 1897 in Betrieb genommen wurde. Zur Steigerung der Attraktivität der Linie wurde ein Ausflugslokal von der Strassen-Eisenbahn-Gesellschaft errichtet und am 16. September 1898 eröffnet. Seinen Namen hat das Sternhaus von seinem barocken Vorgängerbau, einem Jagd- und Lustschlösschen, von dessen Standort acht Wege in Sternform ausgingen. Das Ausflugslokal erfreute sich bis in die 40-ziger Jahre großer Beliebtheit. Während der beiden Weltkriege war das Sternhaus als Reservelazarett genutzt. Während des 2. Weltkrieges wurde das Sternhaus geplündert und verwahrloste. Die englische Militärregierung beschlagnahmte das Haus und stellte es der Arbeiterwohlfahrt als Jugendheim zur Verfügung. Der Betrieb war jedoch unrentabel und wurde geschlossen.
1964 brannte das Sternhaus aus. Der Dachstuhl des oberen Saales war völlig zerstört.
Seit 1978 ist das unter Denkmalschutz stehende Sternhaus im Besitz des heutigen Eigentümers. Nach umfangreicher Restaurierung ist das Sternhaus wieder ein Anziehungspunkt geworden.