W 1727 roku rezydencję odkupił od Sobieskich August II Mocny, który dokonał jej gruntownej przebudowy zakładając na Marymoncie zwierzyniec. Zarówno August II, jak i jego syn August III spędzali tu czas traktując Marymont jako pałac myśliwski w czasie organizowanych polowań w Lesie Bielańskim i w Puszczy Kampinoskiej.
Na terenie Marymontu znajdowało się wiele młynów wodnych. Produkowana tam mąka słynęła do końca XIX wieku z wysokiej jakości i białości, stąd dla określenia urodziwego i gładkiego młodego mężczyzny w Warszawie używano zwrotu „elegant z marymonckiej mąki“.
W 1816 r. w oparciu o pałacyk powstał Instytut Agronomiczny, przemianowany wkrótce na Instytut Gospodarstwa Wiejskiego i Leśnictwa – pierwowzór współczesnej Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego znajdującej się obecnie na terenie warszawskiej dzielnicy Ursynów. Po powstaniu styczniowym w latach 1863-1864 nowo powstałe budynki Instytutu Agronomicznego oraz pałac zostały oddane wojsku rosyjskiemu na koszary konnicy, w „pałacu Marysieńki” urządzono magazyn wojskowy, a w dokumentach z tego okresu odnajdujemy opisy celowych zniszczeń architektury i zielenihttp://mgap2016.archeolodzy.org/2016_MGAP.pdf. Dziś na fundamentach pałacyku stoi katolicki kościół pod wezwaniem Matki Bożej Królowej Polski, będący pod opieką Zgromadzenia Księży Marianów.