La terre de Bussy n’est mentionnée qu’au début du XIVe siècle. Un acte de 1348 évoque la présence d’un « manoir séant sur la rivière ». Si des éléments permettent d’affirmer l’existence de la propriété dès le XIVe siècle, aucun document ne témoigne de l’organisation des jardins à cette période.
Né en 1618, Roger de Bussy-Rabutin, militaire et homme de lettre devient seigneur de Bussy en 1644. Il confère sa célébrité à cette terre. Elle avait été acquise en 1602 par son grand-père, François de Rabutin, puis transmise en 1618 à Léonor de Rabutin, père de Roger de Rabutin. En 1665, il est exilé à Bussy-Rabutin où il se consacre à embellir l’intérieur du château et entreprend de tracer des jardins « comme Versailles des carré de buis en compartiment et de part et d’autre de cette composition, deux exèdres rectangulaires, clos de murs et bordés d’un promenoir en terrasse légèrement surélevé » et ceci jusqu’à sa mort en 1693.
Son fils Nicolas hérite de la propriété. Aucuns travaux apparents ne sont connus durant cette période. Il disparait en 1719 ; le frère et la soeur de Roger de Rabutin vendent alors la seigneurie de Bussy. Elle est acquise en 1733 par un conseiller au Parlement de Bourgogne, Etienne Dagonneau de Marcilly et sa femme Geneviève-Alexis de Salins, italienne et d’une famille très fortunée. Il entreprend de constituer un vaste domaine À l'italienne et de le faire fructifier. Etienne Dagonneau meurt en 1738 et sa veuve poursuit son oeuvre avec acharnement. C’est la période la plus documentée sur l’histoire des jardins de Bussy-Rabutin : elle inspire la restauration effectuée par Frédéric Didier en 1993.
Geneviève-Alexis de Salins achète des terres en 1759 et 1764, elle fait refaire les douves et les ponts entre 1747 et 1752, tout en s’intéressant à l’ensemble des bâtiments agricoles « bergerie, grange, séchoir... ». La glacière apparait sur le domaine à cette période. Elle entreprend l’aménagement du parc de 34 hectares et prend à coeur de rendre plus agréable les alentours du château :
- la partie forestière est dotée d’allées en plateau, une partie est dévolue à la pâture ;
- l’avant-cour est aménagée en patte d’oie, les allées sont bordées de tilleuls, une partie est conservée en prairie pour la pâture ;
- une partie des jardins est constituée de bosquets de charmilles formant une étoile et 2 salles vertes dont une circulaire et l’autre avec une forme allongée, qui pourrait être une lice de tir à l’arc ou autre je ;
- les sources abondantes à cette époque sont canalisées afin de desservir l’ensemble du réseau hydraulique du domaine.
C’est à son initiative qu’on doit le parterre fleuri sur la terrasse, le bassin rond avec son jet d’eau, le pédiluve « qui servait d’abreuvoir », le canal en contrebas, un nouveau jardin potager et un verger (1755,1758). Elle préserve le décor intérieur du château.
Un état des lieux très détaillé du château et du domaine est alors rédigé en 1781 par Pierre-Louis Baudot, magistrat et érudit bourguignon. Ce document est consultable à la bibliothèque municipale de Dijon. A la mort en 1790 de Geneviève-Alexis de Salins, l’ensemble de ses biens revient à son neveu, l’abbé Denis Robert Prévost. Ce dernier émigre en 1792 et le domaine est mis sous séquestre.
En 1800 la République abandonne Bussy aux débiteurs des Dagonneau. Les quinze années suivantes se succèdent différents propriétaires dont Vuillerod qui rembourse les dettes puis revend le domaine à Calignon. Durant ces années, il ne semble pas que les jardins aient fait l’objet d’un soin particulier.
En 1818 le château est vendu à Jacques Dorneau, propriétaire fortuné qui s’est enrichi sous la Révolution en spéculant sur la vente des biens nationaux. Il devient maire de Bussy le Grand. Il sauve le décor du château, rachetant de nombreux portraits dispersés et restaure l’édifice. Il fait bâtir le mur d’enceinte qui clos l’ensemble de la propriété en 1832. Après la mort de sa fille en 1834 et n’ayant plus de successeur, il vend.
Le 5 août 1835, le comte Jean Baptiste César de Sarcus est le nouveau propriétaire. Il prend le parti de remodeler entièrement le parc : il redessine les parterres de buis, aménage un lavoir rectangulaire dans l’ancien verger et transforme considérablement l’avant-cour. L’allée en patte d’oie est supprimée et le pédiluve rebouché au profit d’un axe central et d’une allée circulaire. Il fait l’acquisition de plusieurs sculptures pour agrémenter l’ensemble : « L’enlèvement de Proserpine par Pluton », d’après François Girardon ; « Junon et son paon », attribué à Jean Dubois ; « Cybèle et sa corne d’abondance », de Claude-François Attiret ; « Jupiter lançant la foudre », attribué à Claude-François Attiret ; « La Nymphe », de Joseph Moreau. Par ailleurs, il restaure les portraits et continue l’oeuvre de décoration intérieure entreprise par Roger de Rabutin. A la demande de Sarcus, le château de Bussy-Rabutin est classé en totalité au titre des monuments historiques dès 1862.
Les descendants du comte de Sarcus poursuivent son oeuvre et le domaine est cédé en 1919 à un riche industriel de Grenoble. Dès 1927, ce dernier cherche à se défaire du domaine qui connait alors une nouvelle période d’abandon.
L’État achète le château le 20 novembre 1929 et entreprend immédiatement des travaux de sauvegarde. Entre 1989 et 1993, la restauration des jardins et du grand commun est réalisé. Le plan dressé à l’occasion des travaux effectués entre 1755 et 1758 par Geneviève-Alexis de Salins, a servi de base de réflexion à cette restauration, qui a cependant conservé certains aménagements du XIXe siècle.