Le village fut rebaptisé par le roi Charles IX en personne du nom de Charleval en 1573. Aimant à chasser en forêt de Lyons, le jeune monarque fut séduit par ce site et décida d'acquérir l'endroit. Il fit exproprier les tenanciers occupant les terres où il désirait asseoir son château : le prieuré Saint-Martin fut détruit à ce moment ; quarante-quatre maisons furent détruites ainsi que le prieuré et l'Hôtel-Dieu, tout un quartier. Il spécifia la construction d'un château de style Renaissance française. Il devait être quatre fois plus grand que le château de Chambord et de style baroque. Les travaux débutèrent avant 1570. La Saint-Barthélémy ralentit les travaux de construction, alors que les jardins commençaient à prendre leur essor. La mort du roi le 30 mai 1574 marque la fin du chantier. Seul affleurait le premier étage du seul corps de bâtiment entrepris. Un logis provisoire fut cependant édifié, afin de permettre au roi de brefs séjours. Il comprenait deux pavillons dits « du Roi » et « de la Reine ». Le second subsiste encore aujourd'hui, devenu une maison d'habitation appartenant à un particulier. Le seul vestige du château est la cheminée dans la salle des fêtes de la commune.