L'histoire du château débute avec la construction d'un premier édifice par les seigneurs dits « de Méry ». La branche cadette de la puissante famille de Villiers-Adam, qui prend le surnom de Buffé, prend possession de la Seigneurie. En 1375, le domaine, vendu aux enchères, est acheté par Pierre d'Orgemont, au service de Charles V. Président du Parlement de Paris puis chancelier de France, il reçoit le Roi en 1377, dans le Château de Méry qu'il vient de faire construire. De cette époque date la salle avec sa voûte croisée d'ogives. Ses fils Pierre, évêque de Paris, et Nicolas, doyen de Saint Martin de Tours, prennent successivement possession du domaine. Leur neveu, Philippe, dévoué au Dauphin, futur Charles VII, devient maître de Méry en 1441 mais c'est son fils, Charles qui s'attache à redonner au château ses lettres de noblesse.

Il reconstruit le château tombé en ruines et l'Eglise, qu'il dédie à Notre Dame et Saint-Denis. A sa mort, son petit-fils, prénommé Méry hérite d'un domaine important où il accueille en 1519 François Ier. Bientôt, la guerre entre protestants et catholiques fait rage et, en 1590, le domaine est saccagé par les huguenots, la cour du château est le théâtre de brutalité. Charles d'Orgemont, alors propriétaire, laisse à son gendre François Jouvenel des Ursins le soin du domaine. Celui-ci, endetté, le revend pour quelques écus à Antoine de Saint-Chamans.

Amoureux de l'Art, ce riche célibataire habille de peintures et de portraits les murs du château, notamment la salle aux fresques du rez-de-chaussée. Son descendant, François de Saint-Chamans, forcé de rester sur ses terres de Méry par Louis XIV modernise le château, érigeant la façade donnant sur le parc. A sa mort en 1714, son cœur est porté dans la chapelle de Méry.

Sa petite-fille, Bonne Félicité hérite du domaine. Epouse de Mathieu François Molé, Président au Parlement de Paris, elle donne une nouvelle vie au domaine, le rendant plus confortable. De sa présence datent les boiseries qui remplacent les tapisseries. Aidée du naturaliste Georges-Louis Leclerc, comte de Buffon, elle refait les jardins à la manière de Versailles. Suite aux temps difficiles de la Révolution française, la famille Molé étant emprisonnée et ruinée, le domaine est transmis à la dernière descendante directe des propriétaires, qui épouse Adolphe de Ségur. Sans enfant, le couple transmet leur propriété à leur neveu Edgar, fils du comte Eugène de Ségur et de la Comtesse Sophie Rostopchine , célèbre romancière qui y fera quelques séjours. De l'époque Ségur-Lamoignon, reste la décoration de la bibliothèque ornée des portraits de leurs ancêtres.

En 1976, le syndicat des eaux de l'Ile de France achète aux Ségur le domaine de Méry. Dix ans plus tard, la Compagnie Générale des Eaux, qui exploite pour le syndicat l'usine de traitement des eaux installée depuis 1911 à Méry, s'en porte acquéreur.

Des travaux importants sont entrepris, par l'architecte Thierry Aublet. Le renforcement des fondations, la réfection de la toiture, la restauration intérieure du château, notamment de l'escalier principal et d'une salle voûtée.En 1998, la Compagnie Générale des Eaux devient Vivendi. Le Président Directeur général, Jean-Marie Messier, confie à l'architecte Jean-Michel Wilmotte le soin de transformer le site en lieu de séminaires et de colloques. Le château connaît alors une restauration considérable, tandis que le parc connaît une nouvelle vie, dont Pascal Cribier et Lionel Guibert sont les créateurs.

En 2004, la commune de Méry achète le domaine avec l'aide de la Région d'Ile de France, le Département du Val d'Oise et de l'Agence Régionale des Espaces Verts. Désormais propriété des Mérysiens, le château accueille des manifestations culturelles organisées par les partenaires institutionnels ou la ville.