È sicuramente la costruzione più famosa del parco omonimo; le sue origini risalgono agli inizi del 1500; Emanuele Filiberto di Savoia lo acquistò nel 1564. Successivamente Carlo Emanuele I (figlio di Testa di Ferro) lo passò a Maria Cristina di Francia (Madama Reale) che lo adibì come dimora preferita soggiornandovi a lungo con la sua Corte.

Il castello fu completamente restaurato dal 1621 al 1660 da Carlo di Castellamonte e poi dal figlio Amedeo. Si presenta con due facciate diverse: la facciata principale verso Torino ha le caratteristiche architettoniche dei castelli francesi del secolo XV II e del barocco delle costruzioni italiane mentre sul fronte del fiume Po ha la facciata secondaria in cotto. Gli ambienti, particolarmente il Salone Centrale e la Sala della Caccia al primo piano (alle quali si accede da due scaloni) conservarono tracce dell'antico splendore seicentesco, con ricchi stucchi ed affreschi allegorici commemorativi. L'ampio cortile è pavimentato in ciottolato chiaro e scuro e conserva i suoi disegni con motivi originari.

Nei dintorni del Castello si combatterono battaglie, nel suo interno vennero stipulati accordi, armistizi, concluse alleanze; le sue volte registrarono, parallelamente a quelle di Palazzo Madama, le date più salienti della storia piemontese.