À l'exception du « Petit Château », construit au xvie siècle par Jean Bullant, le château actuel est une reconstruction du xixe siècle sur des plans de l'architecte Honoré Daumet pour l'avant-dernier fils du roi Louis-Philippe Ier, Henri d'Orléans, duc d'Aumale (1822-1897), héritier du domaine, qui y installa ses collections de peintures, de dessins et de livres anciens.

Il légua l'ensemble à l'Institut de France, sous le nom de musée Condé. Le château occupe l'emplacement d'une forteresse médiévale. "Les Grandes Écuries", construites de 1719 à 1740, chef-d'œuvre de l'architecte Jean Aubert abritent aujourd'hui le musée du cheval. Les jardins sont une des plus remarquables créations d'André Le Nôtre. La ville de Chantilly s'est développée à l'ouest du château pendant et après la Révolution française.