Le château de Chantemesle a conservé sa structure médiévale jusqu'au début du 19e siècle : un corps principal flanqué de deux ailes en retour et de quatre tours, le tout entouré d'un fossé et accessible par pont-levis. Depuis 1750, son aspect extérieur n'a subi aucune modification majeure. La façade ouest, de style Renaissance, se distingue par ses pilastres à bossages ornés de chapiteaux décorés, tandis que la façade est a été entièrement reconstruite au 18e siècle. À l'intérieur, les cheminées peintes appartiennent à cette même période. Les communs, également du 18e siècle, se composent d'un rez-de-chaussée encadré de deux pavillons d'angle. L'ensemble du domaine comprend un pigeonnier et un potager clos, dont l'extrémité ouest abrite une orangerie.