Начатый ок. 1519 при короле Франциске I, дворец строился с участием известных архитекторов: Жака и Дени Сурдо, Пьера Неве, Жака Коко. Леонардо да Винчи побывал здесь в начальной стадии строительства (ему приписывается разработка плана дворца и его символики, включая 365 изысканных по форме каминных труб, по числу дней в году). Дворцовый комплекс, включающий 440 помещений, 13 огромных лестниц и конюшни на 1200 лошадей, стоит посреди парка, окруженного стеной длиной 35 км.
В 17251733 здесь жил низложенный польский король Станислав I (Станислав Лещинский); затем его зять Людовик XV подарил дворец маршалу Саксу. Наполеон I подарил Шамбор маршалу Бертье, вдова которого в 1821 передала дворец в уплату долга герцогу Бордоскому, принявшему титул графа Шамбора. После смерти последнего (1883) дворец по завещанию перешел к герцогскому семейству Парма, которое в 1930 передало его французскому правительству.