Le site et ses environs sont occupés dès les années -4000 à -1000 comme l’attestent de très nombreux mégalithes le long du réseau hydrographique de la Conie. A l’époque carolingienne, à 400 m d’une villa gallo-romaine, est élevée une résidence noble qui présente l’allure d’un ensemble fortifié par les comtes de Chartres à la fin du Xe et au XIe siècles ; elle comprend une butte, un talus, des palissades de bois et un réseau de fossés qui protègent la maison du maître et des agents du comte, une cour, des étables, des ateliers et un jardin.

Par donations entre 1073 et 1219, les moines de l’abbaye bénédictine de Marmoutier reçoivent peu à peu tous les biens et droits que les comtes de Chartres possèdent sur le territoire de Nottonville. Dans la réalité historique, il s’agit d’un ancien Prieuré  et non d’une abbaye ; le prieur qui dirige les quelques moines présents est leur chef spirituel et son rôle économique est prépondérant : il fait de ce lieu un centre de direction et de gestion des biens qui lui sont confiés, terres, vignes, bois, friches et moulins à eau et il se doit de les accroître.

Au XIIe siècle, l’ensemble castral est structuré à partir d’une tour-donjon carrée, haute de près de 20 m ; à l’ouest un logis y est accolé et trois niveaux de fossés renforcent la défense. On pénètre encore dans le trou de basse fosse.

Aujourd’hui, les bâtiments des XVe et XVIe siècles attestent encore de l’importance de ce centre d’exploitation agricole dans le cadre d’une seigneurie ecclésiastique.