Le « Petit Château » ,en opposition au « Grand Château » de Sceaux, fut édifié en 1661 par Nicolas Boindin, alors conseiller du roi. Il a été acheté en en 1670 par Colbert en même temps que le domaine de Sceaux. Colbert utilisa ce château, qu'il intégra parfaitement dans le domaine, pour loger ses invités si nécessaire. La particularité de ce château c'est ces deux façades opposées quasi symétrique, ce qui est peu fréquent pour une construction de cette époque.

Il est un des bâtiments les plus anciens du parc, puisque le château actuel de Sceaux fut édifié au XIXe siècle après la destruction de celui de Colbert. Au XVIII° siècle, c'est Louise-Bénédicte de Bourbon-Condé, duchesse du Maine qui utilisa  le Petit château pour ses enfants, qui étaient élevés par Madame de Malézieu.  Le château était agrémenté d'un jardin de fleurs odoriférantes et d'un long réservoir d'eau avec des carpes.

Son portail monumental est encadré de pilastres et surmonté d'un fronton triangulaire a été classé à l'inventaire supplémentaire des Monuments Historiques en 1931.

L'aspect actuel est sensiblement différent de sa construction, en effet les enduits couvrent les murs de briques, des chaînes d'angle et des encadrements de pierre rectilignes avec en plus un toit en tuile initialement alors qu'aujourd'hui c'est de l'ardoise. Le jardin actuel est proche de celui du XVIIIe siècle excepté les automates aujourd'hui disparus remplacés symboliquement par l'Olympe, œuvre récente de Claude Lalanne.

Après la révolution il devient la propriété des Trévises, puis il est cédé au département de la Seine en 1923 puis racheté par la ville de Sceaux en 1935. En 1996-1997, il est a nouveau la propriété du département , Hauts-de-Seine, puis restauré. Il est aujourd'hui principalement utilisé comme lieu d'exposition temporaire d'Arts Graphiques.