Varaseimad teated Hellenurme mõisast (saksa k Hellenorm) pärinevad 1641. aastast, mil ta kuulus von Wrangellidele. Peale Põhjasõda oli mõis von Dückerite ja von Bruiningkide valduses. Alates 1850. aastast kuni 1919. aasta võõrandamiseni kuulus mõis von Middendorffidele, selle viimane omanik oli Ernst von Middendorff.

Mõisa peahoone on katusekorrusega kiviehitis, mis on ehitatud 18. sajandi lõpul ning muudetud veidi 19. sajandi keskel. Hoone põhikorrusel on segmentkaarsed aknad, fassaadi ilmestab kahe akna laiune pealeehitus. Sissepääs paikneb vasakus tiivas, kuhu on tehtud puidust katusealune. Kaasajal tegutsevad mõisa peahoones hooldekodu ja lasteaed.

Säilinud on ka mitmeid kõrvalhooneid, sh kaunis kuusnurkne ait. Mõisast kilomeetri jagu läänes paikneb von Middendorffide perekonnakalmistu koos matusekabeliga. Kabelit kaunistavad rusteeritud seinapinnad ning sissekäiku raamiv pilastripaar, samuti väike astmikviil. Kaasajal ei pääse astmikviil mõjule kõrge katuse tõttu, algne katus on olnud tal lame ja allpool viilu.

Mõisas elas kuulus loodusteadlane, akadeemik Alexander von Middendorff (1815-94). 1842-45 toimunud ekspeditsioonil uuris ta põhjalikult Siberit ja Põhja-Jäämere alasid. Samuti on ta olnud hobusetõugude aretaja. Alexander von Middendorff on maetud mõisa kalmistule.

Ajaloolise jaotuse järgi Tartumaale Rõngu kihelkonda kuulunud mõis jääb kaasajal Valgamaale Palupera valla territooriumile.