(Apeldoornseweg/Zijpendaalseweg) kreeg als landgoed zijn huidige vorm door de samenvoeging van de buitenplaatsen Sonsbeek en Hartjesberg in 1808 door Th. baron de Smeth en de uitbreidingen en wijzigingen die H.J.C.J. baron van Heeckeren van Enghuizen vanaf 1821 liet uitvoeren.
Het landhuis op de Hartjesberg (Apeldoornseweg 3) werd de kern van het geheel. Adriana van Baijen liet dit huis in 1742-'44 bouwen naar ontwerp van Anthoni Viervant ter plaatse van een ouder gebouw. Het blokvormige huis kreeg later in de 18de eeuw twee zijvleugels, die dienden als oranjerie en stal. Kort na de aankoop van Sonsbeek in 1821 liet baron van Heeckeren van Enghuizen deze zijvleugels bij het woongedeelte trekken en het middengedeelte verhogen. Het huis kreeg toen zijn wit gepleisterde vroeg-neoclassicistische uiterlijk (neo-Grec). Aan de stadszijde bevindt zich een erkervormige uitbouw met balkon.
Het interieur bevat onder meer een beschilderd plafond uit het tweede kwart van de 17de eeuw, afkomstig uit het gesloopte pand Oeverstraat 33. De kern van de oude buitenplaats Sonsbeek werd gevormd door het laat-18de-eeuwse Sonsbeekpaviljoen (Zijpendaalseweg 30), dat van 1823 tot 1904 als tuinmanswoning dienst heeft gedaan.
Baron de Smeth liet begin 19de eeuw de aanwezige vroeg-landschappelijke aanleg wijzigen; de kleine waterval is uit die tijd. De Grote Vijver werd rond 1806 gegraven; erbij staat een hallenhuisboerderij (Parkweg 2) uit circa 1800. Na 1821 werd de landschappelijke aanleg verder gewijzigd en uitgebreid, waarschijnlijk naar ontwerp van J.D. Zocher jr. Uit die tijd dateren in het lage deel van het park onder meer de grote waterval met grot en de kleine ijzeren hangbrug. In het hoger gelegen deel verrees rond 1827 de belvédère, een hoge vierkante toren met neoclassicistische en neogotische elementen en een uitgebouwde ijzeren omloop.
Aan de Apeldoornseweg staan twee ingangspaviljoens uit circa 1821. Na de verkoop aan de gemeente in 1899 is het landgoed enige tijd later opengesteld als stadspark. Naar adviezen van H.A.C. Poortman en L.A. Springer zijn enkele wijzigingen in de aanleg doorgevoerd. De Zwanenbrug werd in 1902 gebouwd, de tuinmanswoning Tellegenlaan 7 in 1904.
Op de helling van de Hartjesberg staat het monument voor de natuurkundige H.A. Lorentz uit 1931, met bronzen beeld naar ontwerp van L.O. Wenckebach. Sinds 1949 is Sonsbeek internationaal bekend vanwege de tentoonstellingen op het gebied van hedendaagse beeldhouwkunst.
Aan de voet van de heuvel, bij de Sonsbeekweide ligt aan de Jansbeek de zogeheten Witte Molen (Zijpendaalseweg 22) , die sinds 1810 tot het landgoed behoort. Deze waterkorenmolen met boerderij bestaat uit een wit geschilderd tweebeukig gebouw met zijtopgevels en een uitgebouwde doorrit met overdekte ingang. Het gebouw gaat terug tot de 16de eeuw; het gangwerk van de bovenslagmolen dateert van een verbouwing in de 18de eeuw, toen ook het woongedeelte is vergroot. De restauratie van de molen is in 1967 voltooid. In de naastgelegen grote 17de-eeuwse schuur (Zijpendaalseeg 24) is nu het bezoekerscentrum ‘De Watermolen’ gevestigd. Iets stroomopwaarts aan de beek staat een voorm. laat-18de-eeuwse molenaarswoning (Zijpendaalseweg 28-28A), met daarnaast de maalderij van de voorm.
Agnietenmolen . Het complex werd in 1821 bij het landgoed gevoegd. De maalderij werd omstreeks 1913 verbouwd en uitgebreid (Aquarium) tot forellenkwekerij van de Nederlandsche Heidemaatschappij, die tot circa 1960 in gebruik bleef. Rechts van de toegang staat de laat-19de-eeuwse voorm. rentmeesterswoning van het landgoed.
