Le Roi François I est mort dans le château  le 31 Mars 1547, probablement dans l'imposante tour médiévale qui porte son nom.Sous le règne de Louis XIII, le château est la propriété de Charles d'Angennes, marquis de Rambouillet.  En 1783, le château devient la propriété privée du Roi Louis XVI qui le  rachète  à son cousin le Duc de Penthièvre.
Au cours de la Révolution française de 1789, le domaine de Rambouillet est devenu bien national.  Napoléon, qui avait une véritable passion pour la ville de Rambouillet ,  fait restaurer le château.
Depuis plus d'un siècle, les Présidents de la République française l’utilise  comme résidence d'été.
Le statut du château comme  résidence présidentielle a commencé en 1870. A cette date, le château était loué au duc de la Trémoille, son locataire jusqu'en 1883. Le Président Jules Grévy utilisait  les appartements du château pour recevoir ses hôtes.
Le 23 Février 1896, le Président Félix Faure,  après avoir visité le château,  envisage désormais d’y passer les trois mois d'été.
Rambouillet devient ainsi la résidence d'été des présidents de la République. Émile Loubet, Armand Fallières et Raymond Poincaré y ont organisé  de nombreuses parties de chasse pour les dignitaires étrangers, les princes et les chefs d'État. Alexandre Millerand, Paul Doumer, Albert Lebrun ont maintenu la tradition. René Coty y a souvent passé le week-end. Dans le cadre de la Cinquième République, le général de Gaulle, y a tenu de nombreuses fêtes et réceptions.
Au cours des dernières années, le château a été utilisé  comme lieu privilégié des colloques internationaux et comme résidence de
bienvenue pour les chefs d’Etat étrangers.   En  Novembre 1975, le premier sommet  du "G6"  a été organisé dans le château par le président français Valéry Giscard d'Estaing. Les participants étaient: Gerald Ford, Président des Etats-Unis, Harold Wilson premier ministre du  Royaume-Uni, Aldo Moro,  président du conseil de l'Italie, Takeo Miki, premier ministre du Japon, et Helmut Schmidt,  Chancelier d’Allemagne.

Visite du Président Nelson Mandela  le 13 Juillet  1996.