Construit vers 1776 par l’architecte Claude-Nicolas Ledoux, à la demande de Joseph-Florent Le Normand de Mézières, alors seigneur d’Eaubonne et possesseur des fiefs de Bussy et de la Cour-Charles, qu’il a acquis en 1762. Quand Joseph-Florent décède en 1794, le Petit-Château est acheté par Jacques Vaugon, homme de confiance du poète Saint-Lambert, qui le revend en 1809 à Louis-Jérôme Gohier, ancien président du Directoire. À sa mort en 1830, sa fille Louise hérite du bâtiment et de son parc de 5 hectares environ, avec son époux Antoine-Eugène Merlin, général et comte d’Empire.
À la mort du comte en 1854, ses sœurs revendent la propriété à Denis-Charles Tarbé des Sablons, dont l’épouse, Louise-Pauline Andryane de la Chapelle, n’est autre que la nièce d’Antoine Merlin. Le Petit-Château reste dans la famille Tarbé des Sablons. Suite au décès de Denis, il est habité par sa veuve et son fils Edmond-Joseph, fondateur du journal Le Gaulois et maire d’Eaubonne de 1865 à 1871. Les Tarbé des Sablons agrandissent le parc vers la rue des Robinettes, doublant ainsi sa surface.
En 1888, Edmond-Joseph vend le château et le parc à Arthur Langlois, fils d’un instituteur de la Meuse, qui y installe dès l’année suivante, en association avec le pédagogue d’origine allemande Otto Baetge, futur maire-adjoint d’Eaubonne, les 50 pensionnaires de l’Institution des Enfants Arriérés, aussi appelée Institution Langlois. Pour les loger, ils font construire ce qui est aujourd’hui l’école Jean-Macé et le pavillon Ledoux de l’actuelle Maison des Associations. Employant plus de 50 personnes, cette institution de renommée nationale fonctionnera dans ces locaux jusqu’en 1926.
En 1926, le château et son parc sont acquis par la société Bernheim Frères, qui procède au lotissement du parc et trace de nouvelles voies. Le Petit-Château passe entre les mains de plusieurs propriétaires, et est loué à l’école privée Saint-André, qui néglige de l’entretenir. Quasiment en ruine au début des années 1960, il est question, dans un premier temps, de le démolir entièrement. Mais le fronton est finalement classé Monument Historique en 1963 et le reste du château est détruit.
Le bâtiment est acquis en 1965 par la Sécurité Sociale, qui construit l’actuel bâtiment pour y installer des bureaux. Lorsque cette administration quitte les locaux en 2005, la ville d’Eaubonne rachète le Petit-Château, qui deviendra la nouvelle Maison des Associations en novembre 2014.