La ristrutturazione dei giardini inizia nel 1685, sotto la reggenza di Maria Giovanna Battista di Savoia-Nemours ed è affidata a Henri Duparc che riprende un disegno di André Le Notre, il giardiniere richiesto da tutte le corti europee, dopo il successo dei giardini delle Tuileries a Parigi. Vengono introdotti giochi d'acqua e nuove prospettive. Negli anni napoleonici le aiuole sono ornate da vasi e statue marmoree provenienti dalla Reggia di Venaria. I giardini si estendevano anche sopra i bastioni e al di sotto delle mura. Nel 1997, a seguito del tragico incendio che colpisce la Cappella della Sindone, i Giardini Reali vengono chiusi al pubblico e riaperti solo parzialmente nel 2016, al termine di una prima parte del restauro, ancora in corso.