L'édifice d'origine subit des modifications considérables entre 1584 et 1620. Le vieux manoir est restauré ; une galerie de circulation est ajoutée perpendiculairement pour relier le logis à un pavillon d'angle ; un pavillon d'entrée est crée. Au 18e siècle, un parc à la française agrémente le site et les distributions intérieures sont revues au goût du jour. Entre 1822 et 1827, Héracle de Poligny conçoit et exécute, avec les paysagistes Chatelain frères, le parc à l'anglaise qui modifie celui du 18e siècle. En 1894, une reprise de l'ancien logis achève les rénovations successives de l'édifice.
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Domaine du château d'Outrelaize
La façade nord et la toiture correspondante de l'aile Henri IV ; le grand salon et son décor, la rampe d'escalier situés dans le bâtiment principal (cad. D 40) : inscription par arrêté du 18 octobre 1971 - Les façades et les toitures du bâtiment principal et la cheminée de la bibliothèque au rez-de-chaussée ; le décor de poutraison des chambres du premier étage de l'aile Henri IV, ainsi que les éléments de décor de l'ancienne chapelle ; le parc, en totalité, comprenant l'allée d'accès plantée, l'obélisque de la forêt et les huit allées rayonnantes, les murs de soutènement, les ponts, la grotte artificielle, l'ensemble des aménagements hydrauliques, y compris la pièce d'eau et le lavoir (cad. D 2, 3, 5 à 8, 17, 18, 33, 36 à 59) : inscription par arrêté du 29 mars 2005 - Le pavillon d'entrée en totalité, ainsi que les façades et les toitures de ses deux ailes ; le colombier en totalité (cad. D 40, lieudit Château d'Outrelaize) : classement par arrêté du 23 mai 2005
