Édifice de brique aux formes robustes, le château de Tilly fut construit vers 1530-1535 par Claude Le Roux, conseiller au Parlement de Normandie. Son plan rectangulaire s'ordonne autour de tours rondes d'angle, tandis qu'une haute tour arrière, coiffée d'un belvédère, abrite un escalier de type Rihour. L'ensemble se dresse au cœur d'une enceinte ovoïde fortifiée, dotée d'un mur crénelé et de petites tours rondes percées de bouches à feu. Les bâtiments de service, en colombage, ont connu un agrandissement vers 1900. Entre 1897 et 1905, l'architecte Émile Janet a dirigé une importante restauration, modifiant façades et distribution intérieure.