La caractéristique principale de ce chateau est le gigantisme, comme l’attestent les chiffres impressionants qu’il décline : 1800 ouvriers et 220 000 tonnes de pierres, ainsi que détournement d’une rivière pour alimenter les douves : le Cosson.
Les résultats impressionnants de ce chantier hors norme sont à sa mesure : près de 300 cheminées, pour 160 mètres de façade, surmontées de 800 chapiteaux sculptés, pour abriter pas moins de 450 pièces reliées par plus de 70 escaliers !
Malgré l’absence de traces écrites, il est probable que les architectes furent Léonard de Vinci, puis son assistant Dominique de Cortine. Le Roi François 1er étant lui-même présent lors de toutes les phases-clef de la conception.
Le plan initial comportait une structure parfaitement symétrique dite « en croix grecque », avec en son centre un escalier célèbre à double volées, permettant à deux personnes de monter simultanément sans jamais de croiser. Cet escaluer est surplombé à l’extérieur par une tour-lanterne qui domine l’ensemble de l’édifice.
Chacun des 5 étages comportent quatre appartements carrés et quatre appartements dans les tours rondes placées aux quatres points cardinaux.
Autour de ce corps central, conçu initialement comme bâtiment unique du château, sont finalement ajoutées deux ailes, ainsi qu’un enclos, rapelant la disposition des chateaux du Moyen Age.

Plan extraît du Dictionnaire raisonné de l’architecture française du XIe au XVIe siècle d’Eugène Viollet-le-Duc (1856).

Comme l’attestent des fouilles entreprises en 2007, le site actuel possède un château depuis au plus tard la fin du Xe siècle. Il ne s’agit d’abord que d’un château fortifié appartenant aux Comtes de Blois. Le comte Thibault IV et son épouse y auraient signé leurs documents administratifs jusqu’à la fin du XIIe et au début du XIIIe siècle.
A la disparition de la maison de Blois, ce château revient à celle des ducs d’Orléans en 1397, avant d’être apporté à la couronne de France par Louis d’Orléans lorsqu’il devint Louis XII de France en 1498.

Vue actuelle du Chateau de Chambord

En 1519, le jeune Roi François 1er décide d’y implanter un projet de construction colossal pour l’époque, destiné à manifester sa puissance et à cultiver l’image de « prince architecte » qu’il souhaire donner de lui.
Ce projet sera largement revu à la baisse après la défaite de Pavie et la libération du Roi. Néammoins il conptera jusqu’à 1800 ouvriers, ce qui est gigantesque pour l’époque.
Parallèlement à la construction du château proprement dit, l’idée est aussi de constituer une énorme réserve de chasse entièrement privée. En effet l’immense domaine est destiné à être intégralement clos de murs.
François Ier, mais aussi ses successeurs y résident fort peu, car le gigantisme du bâtiment le rend peu propice à l’accueil de la cour itinérante de l’époque. Ce château est destiné à manifester la gloire du Roi, pas pour son confort. C’est ainsi qu’il sert de décor pour impressionner l’Empereur Charles Quint, de passage en France en 1539.
C’est Gaston d’Orléans, frère de Louis XIII, qui, recevant en apanage tout le comté de Blois, entreprend la première restauration du château en 1639.
Louis XIV est le premier Roi à y séjourner réèlement plusieurs fois. C’est l’occasion de quelques transformations de confort (Des demi-étages en bois sont construits à certains niveaux.), mais aussi en raison des pièces de théatre que le souverain y fait donner.
Sous Louis XV, le chateau est occupé par le beau-père du Roi, Stanislas Leszczynski, roi de Pologne en exil, devenu duc de Lorraine et de Bar, puis par le Maréchel de Saxe qui est fait gouverneur du domaine en 1745.
Pendant la révolution, le domaine est dévasté, les boiseries arrachées et les meubles vendus.
Napoléon y envoie le général Augereau, qui, trouvant le domaine dans un état de délabrement certain, le sauve en faisant refaire le mur d’enceinte. Napoléon le donne alors au maréchal Berthier en 1808.
En 1821, une souscription nationale le rachète alors à sa veuve et l’offre au duc de Bordeaux, qui en reconnaissance prend en 1830 le titre de courtoisie de « comte de Chambord » lors de son départ pour l’exil.
Jusqu’à sa mort en 1883, il portera ce nom et administrera de très près l’ensemble du domaine, n’y venant lui-même qu’une seule fois en 1871 très brièvement.
Après 1883, le domaine revient à ses héritiers : les Bourbon de Parme, auxquels l’Etat le rachète en 1930.