Dès l’an mille, un château-fort construit en bois est attesté. Ce château féodal devient la résidence de villégiature des ducs de Lorraine à partir du XIIIe siècle.
Au début du XVIIe siècle, le duc Henri II démolit l’ancien château et en construit un nouveau, plus moderne. Celui-ci fut très endommagé lors de la Guerre de Trente Ans (1618-1648).
En 1702, la ville de Nancy est occupée par les troupes de Louis XIV. Léopold Ier, duc de Lorraine, se réfugie à Lunéville. Le château devient dès lors sa résidence officielle. Afin d’appuyer son prestige, il souhaite le reconstruire. Les travaux débutent dès 1701 et s’achèvent en 1723. L’architecte choisi par Léopold (à partir de 1711) est Germain Boffrand, élève de Jules Hardouin-Mansart, le célèbre architecte du château de Versailles. Lunéville devient dès lors le « petit Versailles lorrain ».
En 1737, Stanislas hérite du duché de Lorraine et s’installe avec sa cour au château de Lunéville. Le nouveau duc ne touche pas au château mais il décide d’embellir les jardins par la construction de fabriques, sorte de petits pavillons exotiques. Il fait appel au célèbre architecte de la Place Stanislas, Emmanuel Héré. À la mort de Stanislas en 1766, le duché de Lorraine est rattaché au royaume de France. Le château accueille dès lors de prestigieux régiments de cavalerie jusqu’au début du XXe siècle. Lunéville est alors appelée « la cité cavalière ».
En 2000, le Conseil Général de Meurthe-et- Moselle devient propriétaire du château. Mais dans la nuit du 2 au 3 janvier 2003, le château est ravagé par les flammes. Depuis, un long travail de restauration s’est engagé pour rendre au château son ancienne splendeur.
