Sandbjerg Slot kan spores tilbage til 1500-tallet. Omkring år 1500 nævnes Sandbjerggaard første gang, og i 1564 overdrog Kong Frederik II en trediedel af den kongelige del af hertugdømmerne til sin bror Hertug Hans den Yngre (1545-1622), der således kom i besiddelse af Ærø, Als og Sundeved i hertugdømmet Slesvig.

Hertugen lod bygge den dæmning ud mod Alssund, som endnu findes. Herved blev en vig af sundet omdannet til Møllesøen. Hans vandmølle, hvis rester endnu kan ses, var i drift, til den brændte i 1916.

Ved Hertug Hans' død i 1622 tilfaldt Sandbjerg hans efterkommere af den sønderborgske linie. Da en af disse, Hertug Christian Adolf, i 1667 gik konkurs, overgik Sandbjerg til kronen. Godset blev få år efter, i 1673, solgt til amtmand – senere storkansler – Conrad Reventlow (1644-1708) i Haderslev. Han fik kongens tilladelse til at oprette et len af Sandbjerg og sine øvrige besiddelser i Sundeved, grevskabet Reventlow-Sandbjerg. Hertug Hans' Sandbjerg lå, hvor Sandbjerggaard nu ligger – på den anden side af Møllesøen. I 1788 lod Conrad Georg Reventlow opføre et palæ på pynten ud til Alssund. Bygmester var Christian August Bohlsmann fra Sønderborg. Forpagterboligen, der opførtes i 1783, indgår sammen med Palæet, de øvrige økonomibygninger og parken i et samlet anlæg mellem Møllesøen og Alssund – det nuværende Sandbjerg Gods.

Slægten Reventlow ejede Sandbjerg helt frem til 1930.

1787-88 gennemførte Conrad Georg Reventlow Sandbjerggårds udparcellering, hvorved 300 tdr. af hovmarken blev solgt til bønderne i 14 parceller. Husmændene fik godt 100 tdr., og resten, ca. 186 tdr.. Skovene og Møllesøen blev liggende som stamparcel under hovedgården. Den nuværende hovedbygning, Palæet, er opført fra 1787 til 1788 efter tegninger af Christian August Bohlsmann og fredet.

I årene fra 1864 til 1920 førte stedet en ret omskiftelig tilværelse som højskole, husholdningsskole og hestestutteri.
Ved lensafløsningen i 1924 overgik Sandbjerg til fri ejendom, og efter Christian-Einar Reventlows død i 1929 blev Sandbjerg solgt til den københavnske overretssagfører Knud Dahl og hans hustru, Ellen Dahl, født Dinesen. Ellen Dahls søster var Karen Blixen. Efter Knud Dahls død åbnede hun Sandbjerg for kulturpersonligheder og videnskabsmænd, og i 1954 skænkede hun godset til Aarhus Universitet. Ved hendes død i 1959 overtog universitetet den fulde dispositionsret over Sandbjerg Gods.

Grevskabet Valløs våben

Dronning Anna Sophie f. Reventlow blev i 1713 udnævnt til Grevinde af Vallø

    
Inskription på gravpladen på Horslunde Kirkegård.

Herunder hviler det, som tilhører Jorden af 

Christian Ditlev Frederik, 
Greve af Reventlow, 
født 11. Marts 1748, 
død 11. Oktober 1827. 

Levende følte han sin Svaghed og sine Mangler, 
men Gud styrkede ham og gav ham Helbred, Kraft og 
godt Mod til med Troskab, Iver og Held at tjene 
Konge og Fædreland, og til i en Række af Aar, 
understøttet af mange ædle Medarbejdere, at 
udrette meget til Guds Ære og Danmarks Tarv.

I 48 Aar var han lykkelig gift med F. L. S. C. von 
Beulwitz, der var gudfrygtig, fornuftig og blid. 
Deres Ægteskab velsignedes med 12 Børn, 
af hvilke 9 overlevede dem. 

De elskede Gud og Menneskene, de hadede ingen. 
Levede og døde i Haabet om en glad Opstandelse 
ved Jesus Christus vor Frelser.  

Du ogsaa, som læser dette, aager med det Pund, 
Gud betror dig og giv Gud Æren.

De ovenfor staaende af den hensovede nedskrevne Ord 
forefandtes efter hans Død.

Velsignet være Fader dit Minde! 
Fulgt være dit Eksempel!

O at der i den større Virkekreds hvortil du kaldtes 
af Danmarks Konge og i den mindre hvori din
Byrd havde sat dig stedse maatte vandres i de af
dig ikkun af Kjærlighed til Fædrelandet og af
Menneskekjærlighed betegnede hos dig ligesaa
uadskillelige som efter dig uudslettelige Fodspor
fordi de staae paa den christelige Grundvold som
aldrig skal svigte eller kunne lade sig rokke