Ancien siège d'une seigneurie médiévale, le château de Virelade a connu une transformation majeure au milieu du XIXe siècle. En 1850, Joseph de Carayon-la-Tour confie à l'architecte Théodore Duphot l'agrandissement et la modernisation du bâtiment, accompagnée d'une refonte des installations agricoles et viticoles du domaine.

Le château se distingue par son architecture caractéristique : un corps de logis rectangulaire surmonté en son centre d'un pavillon, avec des ailes latérales couronnées de balustrades masquant des toits en terrasse. Une tour octogonale crénelée, édifiée sur une base circulaire, s'élève devant la façade est, tandis qu'un porche aux quatre colonnes à chapiteaux ioniques précède l'entrée principale au nord.

Le domaine s'enrichit d'une chapelle de style néo-gothique et de plusieurs bâtiments annexes. Parallèlement aux travaux du château, le paysagiste Bühler y crée un projet paysager traversé par un parcours d'eau, dont les plans de 1870 et d'une période ultérieure signée par le paysagiste bordelais Duprat permettent de reconstituer la composition.