Põlli mõis (saksa k Poll) asutati 1694. aastal, mil ta eraldati naabruses asuvast Ohukotsu mõisast. Aegade jooksul on mõis vahetanud palju omanikke. 18. sajandi algul kuulus ta von Dückeritele ja von Hahnidele.

1735. aastal omandas mõisa Johann Ewert von Taube, kelle perekonna kätte ta jäi ligi kuueks aastakümneks. Von Taubede ajal püstitati mõisa ka kahe mantelkorstnaga barokne puidust peahoone. See valmis kas 18. sajandi keskel või teisel poolel.

Alates 1790. aastast vahetas mõis taas palju omanikke - von Wulfsdorffid, von Rennenkampffid, von Ungern-Sternbergid, von Hueckid, von Igelströmid jt. 19. sajandi teisel poolel ehitati peahoone ka osaliselt ümber - üks ots tehti täiskahekorruseliseks, samuti rajati veidi eenduv keskrisaliit. Samast ajastust pärines ka hulk kõrvalhooneid. Mõisa viimane omanik enne 1919. aasta võõrandamist oli Camillo Markgraf.

Peale 1919. aasta võõrandamist kolis mõisahoonesse kool, mis tegutses seal kuni sulgemiseni 1960. aastal. Hiljem jäi hoone tühjaks. 1967. aasta augustitormis sai hoone sedavõrd vigastada, et hiljem otsustati taastamise asemel lammutamise kasuks. Hoonest säilis vaid üks mantelkorsten. 1990te lõpul ja 2000te aastate algul püstitati mõisahoone asupaika eramu, mis haaras endasse ka vana mantelkorstent. Säilinud on mõned kõrvalhooned, mis on osalt ümber ehitatud.

Ajaloolise jaotuse järgi Harjumaale Nissi kihelkonda kuulunud mõis jääb kaasajal Raplamaale Märjamaa valla territooriumile.