Les murs du château de Fougères-sur-Bièvre sont faits de moellons de calcaire dur de Beauce, tandis qu’une pierre plus tendre et blanche, le tuffeau des bords du Cher, est employée pour les parties moulurées ou sculptées.
Le château est construit sur le modèle des châteaux forts du Moyen Âge, avec un bâtiment carré central, le donjon, doté de quatre tours à chacun de ses angles. À l’intérieur du donjon, on trouve cinq niveaux habitables construits sur le même modèle : quatre appartements carrés et quatre appartements dans les tours rondes par niveau.
L’escalier double est au centre de l’édifice, il donne accès au premier étage (étage des appartements historiques), au deuxième étage (étage consacré à la thématique de la chasse et l’art animalier) et à la grande terrasse, avant d’être couronné par la tour-lanterne et la fleur de lys, symbole de la monarchie de France.