Pierre de Montfaucon, seigneur de ce château, l’a fait construire aux alentours de 1370. La seigneurie dépendait alors de Guillaume Larchevêque, seigneur de Parthenay. A cette époque, le château était entouré de douves en eau, alimentées par la rivière (encore existante) “ le Sevreau ”. La famille Montfaucon fortifia le château en y ajoutant au 15ème siècle l’imposant donjon de 28 mètres. Le château fut principalement un lieu de résidence.

Quatre familles s'y succèdent durant les XVIe, XVIIe et XVIIIe siècles : les Duplessis, Vaudrey de Saint Phal, Petit de la Guierche et Vasselot. Cette dernière l'abandonne en 1766.

Le château de Saint Mesmin n'a jamais connu de faits de guerre au moyen-âge. Le seul siège avéré a lieu durant les Guerres de Vendée. En effet, en février 1796, durant quatre jours, une quarantaine de vendéens royalistes s'y réfugient. Le château est vendu comme bien national en 1798.

La Famille Proust l'achète avec son domaine en 1818. Il sert d'hôpital militaire durant la Première Guerre mondiale. Propriété d'une association de 1990 à 2003, le château est classé Monument Historique en 1993. Aujourd'hui, il appartient à une collectivité territoriale : le Syndicat Mixte du Château de Saint Mesmin, qui en assure la restauration et l'animation.