
Au XVIe siècle les Mornay, seigneurs d'Ambleville et de Villarceaux, tiennent une ancienne place-forte édifiée aux confins du duché de Normandie et du royaume de France. Ils demandent à l'architecte Jean Grappin, d'origine italienne, d'agrémenter sa façade nord par des tourelles et des pilastres cannelés. Les narcisses, roses et tulipes de la frise annoncent les raffinements des jardins en terrasses.
Au XVIIe siècle, le duc Nicolas V de Villeroy (1598-1685), maréchal, pair de France et ambassadeur du roi auprès des Médicis, donne à l'ensemble un parfum florentin et, au XVIIIe siècle, la façade sud est remaniée.
Charles Sedelmeyer (1837-1925) rachète le château en 1893 et le restaure à grands frais en y faisant installer un théâtre, des cheminées et des balcons vénitiens.
En 1928, ses héritières le cèdent à la marquise de Villefranche, née Salviati. Au départ, elle souhaite transporter dans son domaine de Villarceaux les statues acquises par Sedelmeyer à la vente de la villa d'Este ; mais, séduite par le charme de l'endroit, elle en redessine le parc en s'inspirant de la restauration de la villa toscane de la Gambéraïa : conduite au début du siècle selon l'esprit historiciste, elle propose une réinterprétation originale et moderne du vocabulaire historique.
Voilà comment, dans le Vexin, une excentrique des années folles rêva la Renaissance...
L'Hypnerotomachia Poliphili, ou Le combat d'amour en songe, détermine tout l'art occidental du jardin Renaissance. Peuplée de faunes, de nymphes, de déesses et de dieux, la nature est un paysage mental, un voyage initiatique d'où l'on sort transformé.
Bien qu'il obéisse à de stricts principes géométriques, le jardin ménage partout des effets de surprise : labyrinthes touffus, buis ou cyprès taillés en topiaires, rocailles et grottes fabuleuses, jeux d'eau qu'animent des automates et jeux d'optique ménagés par d'admirables perspectives...
Au pied du château, entre l'orangerie et le pédiluve, une allée de tilleuls longe un premier jardin découpé en carrés de lavandes et ponctué d'ifs en topiaires.
Pour son jardin de la Lune, installé sur la terrasse médiane, la marquise de Villefranche a repris le dessin de la villa Gamberaia, dont la source est un tableau d'Andrea Mantegna (1431-1506) conservé au musée du Louvre et intitulé Minerve chassant les Vices du jardin de la Vertu : symbolisant l'alliance de la nature et de l'architecture, un portique d'ifs percé d'arcs qui abrite des statues se reflète dans un bassin en demi-lune ; des poteries et des vasques sont disposées autour ; la croix tracée au sol définit quatre parterres gazonnés et bordés de fleurs.
Un escalier monte au jardin du Soleil, sur la terrasse la plus haute ; l'échiquier géant, dont les pions sont des topiaires disposés sur des cases délimitées par quelque 10000 narcisses, reprend une fresque peinte par le Flamand Paul Brill (1554-1626) sur les murs d'une résidence romaine ; une allée de tilleuls centenaires, tracée dans l'axe du soleil couchant, s'achève par un hémicycle en buis en forme de cadran solaire. En contrebas, la troisième terrasse, plantée d'arbres fruitiers, descend en pente douce jusqu'à l'Aubette.