Les premiers éléments connus du château remontent à la 2e moitié du 18e siècle lorsque le manoir seigneurial (situé à l’emplacement de l’actuel logis) est reconstruit par le seigneur de l’époque, Jacques Maximilien Gueuluy qui détenait également le fief du Crocq (É. Tribout, 2008). Ce nouveau logis remplace donc un bâtiment plus ancien dont il n’a pas été possible de situer l’origine dans l’état des connaissances actuelles. Maçonné en pierre, il ne comprend qu’un niveau de rez-de-chaussée ainsi qu’un étage de comble. Il est couvert d’un toit à longs pans brisés (visible sur une carte postale ancienne). Le domaine comprend également une ferme comptant divers bâtiments construits en pans de bois et torchis et couverts de chaume. En 1809, elle est vendue aux enchères par Chrétien Joseph de Saisseval, propriétaire de l’époque, pour être démontée. L’inventaire dressé à cette occasion permet d’en connaitre les différents bâtiments : une hallette, une grange, une remise, la maison du fermier avec chambre et cuisine, un poulailler, un bâtiment de bergerie et d’étable à vaches, une seconde bergerie et un pressoir.

Après la vente de cette première ferme, une seconde est construite entre 1810 et 1826, cette dernière date correspondant à un nouvel inventaire du domaine de Bonneleau. Cette ferme comprend alors une grange, une étable à porcs, deux écuries, un hangar, deux bergeries, deux étables à vaches, une grange à avoines et deux autres bergeries. Elle est accessible par une porte charretière côté sud. Le domaine compte également un jardin clos et un verger entouré d’une haie vive. La propriété telle qu’elle est décrite dans cet inventaire est représentée sur le cadastre de 1833. La ferme se trouvait alors derrière le château, juste à l’ouest de celui-ci.

Le château et la ferme de Bonneleau sont ensuite achetés par la famille Genêt qui entreprend des travaux dans les années 1850. La ferme ainsi que l’orangerie dans le parc sont entièrement reconstruites aux emplacements où elles se trouvent actuellement. Le manoir seigneurial est également flanqué de deux imposants pavillons en brique. À cette occasion, des pierres sont tirées des carrières de Bonneleau situées dans le bois juste à l’ouest du domaine.

Lors des affrontements en mai-juin 1940, le château brûle (le manoir du 18e siècle et les deux pavillons qui le flanquent). Dans les années 1950, le manoir du 18e siècle est reconstruit et réduit en partie et un seul des deux pavillons est réédifié. Cette forme est toujours celle du château aujourd’hui. Quant à la ferme, elle conserve son état du troisième quart du 19e siècle.

Dans le dernier quart du 20e siècle, le parc du château est transformé en camping toujours en activité en 2021.