Ende des 10. Jahrhunderts errichtete Eudes I. von Blois an der Grenze zwischen der Tourraine und Blésois eine Burg, aus der später Schloß Chaumont entstehen sollte.

In den folgenden Jahrhunderten wurde diese Burg mehrere Male zerstört und wieder aufgebaut.  

Im Jahre 1510 wurde das Kastell, wie wir es heute kennen, fertig gestellt. Besonders am Südflügel erkennt man den Einfluss der Renaissance. Fünfzig Jahre später kaufte die königliche Witwe Katharina de Medici das Schloss. Sie wollte ihre Rivalin, Diane de Poitiers, aus Schloss Chenonceau ausquartieren und nach Chaumont verbannen. Nach zwei Jahren floh Diane aus Chaumont auf ihr Familiengut in der Normandie; das Schloss ging kurze Zeit später an das Haus Effiat. 

Um eine bessere Aussicht auf die Loire zu haben, ließ der Kaufmann Jacques Donation Le Ray 1750 den der Loire zugewandten Nordflügel abreißen. Dank der bald florierenden Wirtschaft überstand das Schloss auch die Wirren der Französischen Revolution und diente 1810 Madame de Stael als Zufluchtsort, als diese wegen ihrer Kritik aus Paris verbannt wurde. 1875 erwarb ein reicher Zuckerfabrikant das Schloss, dessen Tochter den Prinzen von Brogli heiratete und mit ihm dort wohnte. In dieser Zeit fand mit dem Anlegen des Parks und der Stallungen der letzte Ausbau statt. 1938 verkaufte Prinzessin Brogli das Schloss dem Staat.