Het huidige Château de Dongelberg vervangt een middeleeuwse burcht waarvan al in 1495 melding wordt gemaakt. Deze versterkte residentie behoorde tot een belangrijk lokaal geslacht dat zijn naam aan het dorp gaf. In 1662 verkreeg Jacques-Philippe de Dongelberg van de soeverein dat Dongelberg werd verheven tot baronie, een teken van de toenemende invloed van de familie in de regio. Slechts dertig jaar later ging de titel nog een stap verder: de Spaanse koning maakte van het grondgebied een graafschap ten gunste van zijn zoon Filips-Adrianus, die het kasteel liet herbouwen tot een statiger verblijf, passend bij zijn nieuwe status.
Na eeuwen van adellijke bewoning kwam het domein in de 19de eeuw in andere handen. In 1835 werd het goed aangekocht door baron Joseph-Louis Osy de Zegwaart, lid van een invloedrijke Rotterdamse bankiersfamilie die zich in België had gevestigd. Zijn zoon, Yvan Osy de Zegwaart, gaf het kasteel zijn huidige vorm door het grondig te laten verbouwen in neorenaissancestijl, een architecturale stroming die toen erg in de mode was bij de Belgische elite.
De verbouwingen gebeurden onder leiding van de Nijvelse architect Moreau en vooral van de Franse architect Louis Parent, die het project voorzag van de verfijnde symmetrie, torentjes en decoratieve elementen die typerend zijn voor de Franse renaissanceheropleving. Het resultaat was een elegant en imposant landhuis, omringd door een park dat harmonieus aansloot bij het glooiende landschap van Dongelberg.
In 1919 werd het 84 hectare grote domein verkocht aan het Nationaal Werk voor Kinderwelzijn, dat er een opvangcentrum vestigde. Later, van 1949 tot 1979, kwam het kasteel in handen van de religieuze organisatie Opus Dei, die het gebruikte voor vorming en retraites.
Na enkele decennia van wisselend gebruik kwam het kasteel in de 21ste eeuw opnieuw in privébezit. In 2019 werd het aangekocht door zakenman Stéphan Jourdain, met de bedoeling er een zakencentrum en ontmoetingsplek van te maken.
Het lot van het Château de Dongelberg kreeg echter een tragische wending: in februari 2020 werd het dak van het gebouw zwaar getroffen door een brand. Ondanks de schade heeft de eigenaar de intentie uitgesproken om het kasteel volledig te herstellen en zijn historische uitstraling te bewaren.