Selon la « Chronique de Tours », c’est Renaud, petit fils du premier seigneur des lieux -Guicher de Château-Gontier-, qui donna son nom à Château-Renault (castrum Reginaldi) au début du XIe siècle. Une vingtaine d’années plus tard, le comte d’Anjou Geoffroy Martel, victorieux à la bataille de Nouy (août 1044), prend possession de Château-Renault et confie la place à Renaud II de Château-Gontier. Entre 1064 et 1073, Guicher II, seigneur « héréditaire » récupère son château.

Au décès de Renaud IV (après 1151), sa fille Sybille, arrière petite fille de Guicher II, promise au fils de Sulpice II d’Amboise, épouse Josselin d’Auneau. De rage, Sulpice pille et incendie la place. En seconde noce, Sybille épouse Thibaut V le Bon (comte de Champagne, de Blois et de Chartres) et fait ainsi entrer Château-Renault dans la maison blésoise. Vers le milieu du XIIe siècle (entre 1151 et 1163), il fait bâtir le donjon cylindrique que nous connaissons aujourd’hui.

Par son mariage avec Marie, fille de Marguerite (comtesse de Blois et de Châteaudun), en 1226, Hugues de Châtillon fait entrer Château-Renault dans cette famille. Celle-ci va conserver la place jusqu’à la fin du XIVe siècle et y apporter quelques modernisations. Le châtelet d’entrée (fin XIVe siècle) est le principal vestige de ces travaux. La seigneurie est donc vendue à Louis de France, frère du roi Charles VI, en octobre 1391. Vers 1425, la place forte, aux mains des Anglais, dispose d’une forte garnison. Vers la fin du conflit franco-anglais (mars 1449), Jean d’Orléans, comte de Dunois et compagnon d’armes de Jeanne d’Arc, en fait l’acquisition.

Durant les guerres de Religion (1589), le château, presque entièrement démantelé, est mis en défense par son capitaine protestant dénommé Sahuet (creusement d’un profond fossé). Cette simple mais efficace défense fera rebrousser chemin au duc de Mayenne qui préférera marcher sur Tours.

Les de Gondy, de Rousselet, d’Estaing, Calmon seront les familles propriétaires de Château-Renault du XVIe au XXe siècle (barons à partir de 1525 puis marquis à partir de 1620).