Le château de Bagatelle est un petit château construit dans le bois de Boulogne à Paris pour le comte d'Artois.
En 1775, le comte d'Artois , frère de Louis XVI, acquiert un petit château construit vers 1720 par Pierre Mouret pour le maréchal d'Estrées dans le bois de Boulogne et qui avait été un lieu de libertinage bien connu, d'où le surnom qui lui avait été donné. En effet, le mot « bagatelle » désigne au XVIIIe siècle aussi bien une chose frivole ou de peu de prix que la galanterie.
Selon les Mémoires secrets pour servir à la République des Lettres de Louis Petit de Bachaumont (à la date du 22 octobre 1777), le comte d'Artois paria avec Marie-Antoinette qu'il ferait reconstruire le château en deux mois. Commencé le 21 septembre 1777, le chantier fut achevé à temps pour l'inauguration le 26 novembre.
C'est l'architecte François-Joseph Bélanger, premier architecte du comte d'Artois depuis mars 1777, qui dirige la construction. Il dessine aussi bien le bâtiment que les jardins et l'ameublement. L'ensemble des travaux n'est toutefois achevé qu'en 1786.
Pendant la Révolution française, il servit à des fêtes champêtres.
Il fut un pavillon de chasse pour Napoléon Ier en 1810 qu'il rebaptise pavillon de Hollande.
1815, Le Comte d'Artois le cède à son fils le Duc de Berry.
1835, il est vendu à Lord Hertford.
1906, la ville de Paris devient propriétaire du domaine.