De geometrische duidelijkheid van de plattegrond van Chambord, de harmonie van de verhoudingen en de fantasie van de daken bezaaid met torentjes, schouwen en duizelingwekkende dakvenstertjes zijn net zo goed een bron van verwondering als bijzonderheid. De schaduw van Leonardo da Vinci, de officiële "architect" die enkele maanden vóór de werfopening in 1519 stierf, hangt boven de verbluffende trap met dubbele omwentelingen. Frans I, opdrachtgever en opperjager, verbleef slechts enkele weken in het kasteel om in de omliggende bossen te jagen. Hij laat het kasteel uiteindelijk na enkele bezoeken zonder meubels of bewoners en onafgewerkt achter.

De rechtstreekse opvolgers van Frans I komen bijna nooit in Chambord. Hoewel Hendrik II de werkzaamheden aan de vleugel van de kapel voortzet, komt Karel IX er slechts heel zelden jagen en is het Gaston van Orléans die de plaats opnieuw wat leven inblaast. Tot twee keer toe verbannen naar het graafschap Blois door zijn broer Lodewijk XIII, verblijft hij tussen 1634 en 1660 vaak in Chambord en zorgt hij voor de eerste verbouwingen en restauraties met de inrichting van zijn vertrekken in de koningsvleugel. De bouw werd pas echt afgerond door Lodewijk XIV die van deze prestigieuze plaats houdt. Hij verbleef er acht keer om te jagen, ballet- of theatervoorstellingen bij te wonen zoals die van Molière en Lully zoals Monsieur de Pourceaugnac of le Bourgeois gentilhomme. Dit laatste stuk ging zelfs in 1670 in het kasteel in première. Vanaf 1668 komt de koning met het hof en hij laat de vleugel van de kapel afwerken, een gedeelte van de eerste verdieping van de donjon verbouwen tot koninklijke vertrekken ten koste van de logica en oorspronkelijke indeling, maar laat ook de lage omwalling optrekken tot een verdieping om meer mensen onderdak te kunnen bieden. Er worden ook werkzaamheden aan de buitenzijde voorzien, zoals stallen en tuinen, maar niets wordt afgewerkt.

De XVIIIde eeuw is voor Chambord de periode waarin er het langst bewoners verblijven. Het kasteel wordt een prestigieus koninklijk "geschenk". Stanislas Leszczynski, de schoonvader van Lodewijk XV, verwacht van deze laatste een schuilplaats na een verplicht ballingschap uit zijn land en in deze context woont hij acht jaar in Chambord. Zijn verblijf wordt gekenmerkt door een permanente inrichting met meubels afkomstig van de meubelopslagplaats van Versailles. In 1748 wordt Maurice van Saksen gedurende twee jaar de nieuwe bewoner van Chambord. Om hem te belonen voor de militaire overwinningen die hij voor Frankrijk behaalde, wordt hij tot maarschalk gepromoveerd en krijgt hij in 1748 van Lodewijk XV de titel van levenslang gouverneur van het kasteel van Chambord. Nieuw meubilair, opnieuw afkomstig uit de Koninklijke meubelopslagplaats, smukt het kasteel op dat het toneel wordt van een bruisend hofleven waar jacht en theater een prominente plaats innemen. De bewoning gaat gepaard met het afwerken van de inrichting van de stallen door Jules-Hardouin Mansart om er een koninklijke stoeterij in onder te brengen. Met de dood van de maarschalk van Saksen in 1750 komt Chambord in handen van zijn neef, de graaf van Friesen, die er gedurende vijf jaar verblijft.
Vanaf 1784 zorgt de blijvende intrek van de markies van Polignac, als gouverneur, voor een bemeubeld kasteel en er worden opnieuw werkzaamheden uitgevoerd in verband met een eventueel verblijf door Lodewijk XVI. Tijdens de revolutionaire periode rechtvaardigt het getreuzel over de toekomst van Chambord de opeenvolgende bestemmingen van het kasteel als opslagplaats voor voeder, een werkplaats voor de aanmaak van kruit, een gevangenis en de standplaats van de 15de cohorte van het Légion d’honneur.
Na de overwinning van Wagram in 1809 schenkt Napoleon Chambord aan maarschalk Berthier die er slechts twee dagen van kan genieten. Na de te koopstelling door de weduwe van de maarschalk, met toestemming van Lodewijk XVIII, wordt een nationale intekening gehouden om Chambord terug te kopen en te schenken aan de erfgenaam van de kroon, de hertog van Bordeaux, kleinzoon van Karel X. In 1820 wordt hij, nog geen jaar oud, de eigenaar van het kasteel.

Gedurende lange tijd gedwongen tot ballingschap, ontdekt hij zijn goed pas in 1871 ter gelegenheid van een kort verblijf wanneer hij het befaamde manifest schrijft waarin hij uiteenzet waarom hij de kroon weigert. Ondanks zijn ballingschap begint hij toch een restauratiecampagne die zijn neven, van het huis Bourbon-Parma, van 1881 tot 1892 zeer intens voortzetten met onder meer het herstel van de lantaarn van de donjon.
Vanaf 1932 is Chambord eigendom van de Franse staat en wordt er onophoudelijk gerestaureerd.