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La prima radicale trasformazione risale al 1646, anno in cui il conte Filippo di San Martino d'Agliè, molto vicino alla Madama Reale Maria Cristina e alla corte sabauda, commissiona all'architetto Amedeo di Castellamonte il rifacimento dell'antico fortilizio. Dopo un breve periodo florido, il palazzo incappa nelle violenze della guerra e viene invaso dalle truppe francesi tra 1690 e 1706, anno della vittoria dei piemontesi. Nella seconda metà del Settecento il castello viene acquistato da Carlo Emanuele III che lo cede in appannaggio al figlio Benedetto Maurizio, nominato duca del Chiablese.