Édifié au début du 13e siècle pour contrôler la route stratégique reliant Besançon à Langres, le château de Marnay a connu deux grandes phases de reconstruction. D'abord renforcé vers 1520, il a été profondément remanié au début du 17e siècle. À partir du 18e siècle, le monument entre en déclin : affermé, divisé entre plusieurs propriétaires à la Révolution, il se charge progressivement de constructions adjointes. Les grandes écuries sont transformées, le jardin disparaît. Ces transformations successive témoignent des vicissitudes du bâtiment au fil des siècles.