Il est situé en Eure et Loire, au bord de la forêt de Dreux. Construit dès 1541, il est destiné à la maîtresse du roi Henri II, Diane de Poitiers. Il est l’œuvre de Philibert de l’Orme, architecte très apprécié. La Cour y est souvent jusqu’en 1559, année de la mort de Henri II. Il est en forme de U.
En son milieu il y a une cour carrée. Les logis se situent à la base du U, base flanquée de 2 ailes. Il y a également une aile sur le devant, plus basse, avec un châtelet au milieu en guise d’entrée. Le château était très moderne pour l’époque. On retrouve sur l’aile du fond des fenêtres larges en alternance avec des fenêtres plus étroites. L’avant corps du château brisait l’horizontalité de l’aile par son importance et sa hauteur.
Le logis du roi se trouve sur la droite du château. Le pavillon était orné d’une trompe asymétrique montrant la maîtrise de Philibert de l’Orme. Sur cette aile droite, il y a également une chapelle dont l’espace central est en forme de cercle. De ce centre partent des bras dont le mur est en forme d’arc de cercle. Les nervures de la coupole reflètent le dallage du sol, offrant le même modèle. On retrouve les ordres ioniques et corinthiens. Le châtelet d’entrée présente une structure à étage, avec beaucoup de reliefs. Il présentait un bronze dû à Benvenuto Cellini qu’Henri II avait offert à Diane de Poitiers et représentant une nymphe et un cerf. En haut de ce châtelet, on trouvait une horloge avec des cerfs et des chiens en bronze animés qui sonnaient les heures.
La décoration intérieure comportait de ravissantes tapisseries et des lambris dorés. Il y avait de beaux vitraux rehaussés à l’émail blanc. La chapelle avait des vantaux décorés d’émaux, représentant les apôtres, réalisés par Léonard Limosin.