Le château de Saint-Gratien appartint d'abord aux seigneurs du même nom, puis à deux familles échevinales d'Amiens, May (15e s.) et Saint-Delis (16e s.). Il fut ensuite la possession des Hirzel, protestants suisses. En 1778 Salomon d'Hirzel vendit le domaine à Jean-Baptiste Jourdain de Thieulloy, issu d'une famille amiénoise anoblie en 1735. En 1786, ce dernier commanda la reconstruction du corps de logis à l'architecte Rousseau, ingénieur de la ville d'Amiens. L'ancien édifice du 17e siècle fut partiellement conservé, pour les communs. Le nouveau corps de logis, folie de style néo-classique, fut rapidement élevé : les travaux étaient achevés en 1789. La craie provenait de la carrière voisine de Bavelincourt. Les sculptures des façades furent exécutées par le sculpteur François-Joseph Gruau, d'Amiens, sur les dessins de Rousseau. Elles étaient à peu près terminées en 1788, et furent payées 760 livres. La chapelle fut inaugurée en 1793. Depuis, peu de modification : le parc fut mis à l'anglaise en 1826, remplaçant un parc à la française dont subsiste une charmille. En 1860, la partie supérieure du pigeonnier fut démolie et reconstruite en briques, et une galerie fut édifiée entre le corps de logis et la cuisine (dans la cour des communs, jusqu'en 1948).