Aan het einde van de veertiende eeuw liet Thomas Royer, de eerste bekende heer van Neuville, een versterkt kasteel oprichten binnen de allodiale heerlijkheid Neuville. Deze status betekende dat het domein niet in leen werd gehouden, maar rechtstreeks eigendom was van zijn heer, wat in die periode een uitzonderlijke en prestigieuze positie inhield. Van dit oorspronkelijke middeleeuwse kasteel zijn vandaag geen zichtbare resten meer bewaard gebleven.
Het huidige kasteel werd in 1705 gebouwd in opdracht van Lambertus van Olne, toenmalig heer van Neuville-sous-Huy. Hij liet een nieuw residentieel kasteel optrekken dat beantwoordde aan de architecturale en representatieve eisen van de vroege achttiende eeuw. Het gebouw weerspiegelt de overgang van een defensieve burcht naar een comfortabel adellijk verblijf, waarin woonkwaliteit en maatschappelijk aanzien primeerden boven militaire functie.
Rond 1860 kwam het kasteel in handen van prins Eugène-François-Charles-Lamoral de Ligne van Beloeil, een vooraanstaand lid van een van de oudste en meest invloedrijke adellijke families van de Zuidelijke Nederlanden. Als voorzitter van de Belgische Senaat bekleedde hij een prominente politieke positie, en onder zijn eigendom kende het kasteel een periode van grote uitstraling. Het domein werd een ontmoetingsplaats voor de hoogste kringen van de Belgische en Europese adel. Talrijke vooraanstaande gasten brachten er een bezoek, onder wie prins Albert, de latere koning Albert I, de jonge prinses Elisabeth van België, prins Napoleon en een aartshertogin van Oostenrijk. Deze ontvangsten onderstreepten het belang van Neuville als mondain en politiek trefpunt. Het kasteel bleef tot 1917 eigendom van de familie de Ligne.
Na de Eerste Wereldoorlog veranderde de functie van het domein ingrijpend. In 1918 werd in Neuville-sous-Huy een kamp voor Italiaanse krijgsgevangenen ingericht, en het is zeer waarschijnlijk dat het kasteel hierbij een rol speelde, hetzij als onderkomen, hetzij als administratief centrum. Ook tijdens de Tweede Wereldoorlog werd het kasteel opnieuw gevorderd, ditmaal door de Duitse bezetter, wat opnieuw een breuk betekende met zijn vroegere residentiële karakter.
In 1946 kwam het kasteel in handen van de Belgische staat. Het kreeg een uitgesproken sociale bestemming als home en school voor kinderen van schippers, kermisexploitanten en andere gezinnen zonder vaste verblijfplaats. Deze instelling bood onderwijs en opvang aan een kwetsbare bevolkingsgroep en bleef bijna een halve eeuw actief, tot haar sluiting in juni 1995.
In de recente geschiedenis kreeg het kasteel opnieuw een residentiële en gastvrije functie. Het domein is vandaag eigendom van een familieonderneming die het kasteel met respect voor zijn historische waarde heeft herbestemd tot hotel-restaurant. Daarbij bleef het architecturale en historische karakter zorgvuldig behouden, zodat het kasteel van Neuville-sous-Huy vandaag opnieuw een plaats is waar erfgoed, geschiedenis en hedendaags comfort samenkomen.