Le donjon
Érigé au X^e siècle pour un vassal de Foulques Nerra, ou pour Foulques Nerra lui-même, le donjon est un des plus anciens donjons de France avec celui de Doué-la-Fontaine dans le Maine-et-Loire. À l'origine, c'est un logis, ce que les historiens appellent un domicilium. De cette époque datent les ouvertures romanes, aux claveaux alternant des pierres et des briques. Le domicilium est ultérieurement transformé en donjon militaire. C'est alors que les ouvertures basses sont murées, les murs épaissis et dotés de contreforts au XI^e siècle.

Louis XI
Pour barrer la route de la Loire à un éventuel envahisseur breton, le roi Louis XI (1423-1483) édifie un second château, proche du donjon, mais distinct, montrant bien par là la force symbolique que pouvaient revêtir ces imposantes constructions médiévales. Louis XI intervient là, au tout début de son règne, entre 1462 et 1469. L'édifice surplombant la ville est exactement contemporain de la première campagne de travaux de Chaumont. Les travaux furent surveillés par Jean Bourré, le bon « compère » du roi, puis par Jean Briçonnet. Seules deux ailes furent édifiées. Il semble que le château fut volontairement laissé inachevé. Sans doute l'évolution de la défense militaire, qui rendit caduques certains éléments des châteaux forts est-elle la cause de cet inachèvement.

Le chemin de ronde
Pourtant, Langeais est novateur sur un point : le chemin de ronde, qui forme une ligne continue de 130 mètres de long, comme une frise avec ses mâchicoulis sculptés, sur le haut des murailles. Autre nouveauté, les tours sont pourvues d'un étage supérieur en retrait au-dessus de ce chemin de ronde, ce qui confère sa silhouette si caractéristique à cette demeure. Le château fut construit en deux étapes, ce qui est lisible sur le plan et sur la façade intérieure. La première comprenait les deux corps de logis en équerre au sud et à l'est. La deuxième comprenait le châtelet d'entrée. La silhouette de cette maison royale est assez austère, si on la compare à celle de Chaumont, mais Langeais est construit en pierres grises et non en tuffeau. La façade sur cour présente un dépouillement caractéristique de cette époque, austérité ponctuée uniquement par les lucarnes typiques de leur temps, et par les trois tourelles à pans qui contiennent un escalier.

Les grandes salles
à l'intérieur existent encore, selon la tradition médiévale, deux grandes salles superposées. On peut y admirer deux belles cheminées sculptées, restaurées. C'est dans la salle de l'étage que fut célébré le mariage de Charles VIII et d'Anne de Bretagne, le 16 décembre 1491. À la fin du XIX^e siècle, le château est acheté par l'industriel Jacques Siegfried qui entreprend une discrète restauration. Le pont-levis et le pignon de l'aile sud sont alors refaits et les intérieurs restitués. Amateur d'art éclairé, Jacques Siegfried réunit à Langeais une exceptionnelle collection de meubles et surtout de tapisseries qu'il lègue à l'Institut de France à sa mort en 1904. Entre autres trésors conservés à Langeais, on peut admirer un panneau provenant de l'appartement de la reine Louise à Chenonceaux.