Le château, propriété privée, ne se visite pas.
Cerné de fossés asséchés, la construction consiste en un corps de logis principal et deux ailes en retour d'équerre encadrant une cour. Couverts de toits à croupes, ces bâtiments comprennent un rez-de-chaussée, un étage percé de baies à linteau en arc segmentaire et un étage de comble éclairé par des lucarnes à pignon découvert. Celle qui se trouve au centre de la façade du corps principal donnant sur la cour d'honneur est inscrite entre deux pilastres supportant un fronton cintré et flanquée d'ailerons. La façade ouest est flanquée sur ses angles de deux tours rondes à base légèrement talutée, vestiges de l'ancienne forteresse. À la tour sud-ouest, est accolée une tourelle circulaire coiffée, comme elle, d'un toit conique. Une terrasse à balustrade, reliée au parc par un large pont de pierre, règne entre les deux tours.
Un pavillon du XIXe siècle, comprenant un sous-sol, deux étages carrés, un étage attique et un étage de comble sous un toit brisé est adossé à l'aile nord. Il est percé à l'est d'une haute porte-fenêtre en plein cintre donnant sur un balcon courbe à appui-corps en fer forgé.
L'ensemble est précédé, au centre d'une grille, d'un portail à piédroits en bossages surmontés de lions porteurs des armoiries des Thibaud de Noblet et des Saulx-Tavannes.
Le château du Terreau, ses dépendances, la chapelle, le portail, les douves et le pont, ainsi que le parc à la française, sa charmille et ses éléments architecturaux et décoratifs sont inscrits monument historique par arrêté du 28 décembre 1984.