Grassalkovich I. Antal 1723 és 1748 között több lépésben szerezte meg Gödöllőt és a környékbeli településeket. Az egységes birtoktestté szervezett terület központjává a Rákos-patak völgyében fekvő, kedvező természeti adottságú Gödöllőt tette meg. A kastély építésével egy időben nagyszabású, tudatos településfejlesztésbe fogott. Ennek részeként alakíttatta ki a kastélykertet, amelyet az épület osztott Felső és Alsó kertre. A főúri ízlést, vagyoni helyzetet és politikai hatalmat egyaránt reprezentáló kertet Versailles mintájára francia stílusban építtette meg. Egyedi sajátosságnak számít, hogy a díszkert nem a főhomlokzat előtt kapott helyet, hanem a kastély szárnyaitól határolt belső udvar folytatásaként alakították ki. Az udvart dézsás növények (citrom-, narancs- és babérfák) díszítették. A déli épületszárny szoborfülkéjében már I. Antal idejében kis falikút működött: a mozgalmas barokk szobor a görög mitológiai figurát, az oroszlánt legyőző Héraklészt ábrázolja. A balusztráddal határolt díszudvarból lépcső vezetett a Felső kertbe, amelyet az épülettől mintegy 440 méterre kőkerítés zárt le. A kert két oldalát szegélyező fasorok közötti területet szabályos mértani formájú virágágyak tagolták. A kert közepén szökőkút működött, mögötte formára nyírt növényzettel és labirintussal. Az északnyugati részen, az ún. Királydombon álló pavilonban a magyar uralkodók portréit helyezték el. Ezzel átellenben épült a céllövészetre szolgáló Lövőház. A díszkert különleges, Magyarországon ritkaságnak számító növényeiről és mitológiai tárgyú szobrairól is nevezetes volt. Az Alsó kertet szintén a barokk tájszerkezetre jellemző, egyenes, fasorral szegélyezett utak tagolták. Ezen a területen alakították ki a konyhakertet, a vadaskertet és a fácánost.
A franciakertet a XIX. század elején Grassalkovich III. Antal (1771–1841) és felesége, Esterházy Leopoldina (1776–1868) építtette át a kor divatjaként hódító angol (vagy tájképi) kertté. A Felső kert végén álló kőkerítés elbontásával megnövelték a park területét. A barokk kert egyes elemeit megtartották (vadgesztenyefasor, Királydomb, Lövőház), de az új park a reprezentáció helyett a romantika, a szentimentalizmus jellemző hangulatainak tükrözését szolgálta. Lágyan ívelő útrendszer tagolta a parkot, amelyben ligetes facsoportok, virágkülönlegességekben gazdagon pompázó virágágyások váltották egymást. A kastély főhomlokzata előtt 1817-ben a Rákos-patak felduzzasztásával két hattyústavat is létesítettek. Az épület északi szárnyát 1837-ben egy új narancsházzal bővítették.
A Grassalkovich-család férfi ágának kihalása után (1841) a birtok még 9 évig zárgondnokság alatt volt. Az 1848–49-es szabadságharc katonai hadműveleteit a park is megsínylette: a narancsfákat eltüzelték, a kerítéseket lerombolták, a vadállomány szétszéledt.
A kastélyt és az uradalmat – két tulajdonosváltás után – a magyar állam vásárolta meg 1867-ben. Az épületet és a parkot koronázási ajándékként I. Ferenc József (1830–1916) és Erzsébet királyné (1837–1898) rendelkezésére bocsátották. A főhomlokzat előtti kis előkerteket a király és a királyné személyes használatára alakították ki. Mindkettőt dús lombozatú fák szegélyezték. A Király kertje I. Ferenc József napi sétáinak helyszíne volt. Egyszerűbb, szikárabb benyomást nyújtott, mint a Királyné kertje, amelynek színpompás ágyásaiba Erzsébet itt-tartózkodásakor kedvenc virágait (árvácska, ibolya) ültették. A királyné földszinti szobái előtt kis faveranda épült, kijárással a kertre. (Innen indult az a fafolyosó, amelyen keresztül Erzsébet rossz időben is eljuthatott a lovardába.)
A kastély díszudvarát a királyi időszakban is dézsás növények (narancsfák és jukkák) tették hangulatossá. A Felső kert tájképi jellegét megőrizték. A gesztenyefasortól délre alakították ki az ún. „Reservé-kertet” (előnevelő kert), ahol 1870-ben Pálmaház, 1895-ben üvegház épült. Itt termelték a parkba szánt növényeket, a kert délnyugati sarkában pedig faiskola működött. A gesztenyefasor végén díszes fapavilon állt, nem messze tőle az 1875-ben megújított Lövőház. A Narancsház előtt tekepálya kapott helyet. A parkot a királyi család jelenlétében lezárták, egyébként meghatározott nyitva tartás mellett látogatható volt.
Az Alsó parkot az uralkodó rezidencia miatt erre kanyarodó északi vasútvonal vágta két részre. A főhomlokzat előtti két hattyústavat 1873-ban és 1894-ben töltötték fel. A fácánost és a vadaskertet a királyi vadászatok miatt továbbra is fenntartották. Az ekkor még körbekerített Alsó parkot a lakosság szabadon látogathatta.
Az I. világháború után a kastély Horthy Miklós kormányzó (1868–1957) pihenőhelye lett. A tájképi kertben ebben az időszakban (1920–1944) csak kisebb beavatkozások történtek. Az egykori Királyné kertjében 70 m²-es óvóhelyet létesítettek. A belső udvarba egy aránytalanul nagyméretű, kör alakú, szökőkutas medence került. A park beljebb eső részén, a gesztenyefasor végével egy vonalban 1930-ban úszómedence épült, kis öltözőpavilonnal. Az egykori főudvarmesteri épület mellett pedig teniszpálya működött. (Mindezek közül ma már csak az úszómedence látható.)
A II. világháború utáni évtizedekben a kert lassú pusztulásnak indult. A gyomos, elvadult parkba tájidegen növényeket telepítettek, s új épületeket emeltek (raktárak, óvoda). Az 1994-ben felgyorsult kastélyrekonstrukció keretében megkezdődött a park rehabilitációja is. (Ez a 26,1 hektáros Felső parkot érinti, az Alsó park ma már jórészt beépített közterület.) A főhomlokzat előtti két előkertet a királyi időszaknak megfelelően állították helyre 1998-ban és 2000-ben. (A Királyné kertjében ekkor bontották el a Horthy-bunker föld feletti részét.) A díszudvarban megszüntették a Horthy-időszakból származó medencét, majd új díszburkolat és balusztrád került ide. A Felső park ma is az angol, tájképi kert szerkezetét őrzi. Karakterét a százéves, vagy annál idősebb fák adják. Az értékesebb fajokat képviselik többek között a páfrányfenyő, a hegyi mamutfenyő, a magyar kőris, az ezüsthárs, a tiszafa, a platánlevelű juhar, a molyhos tölgy, a közönséges vadgesztenye. A park hátsó részében maradtak fenn a Gödöllő környéki homokpusztarétekhez hasonlítható gyepfoltok, amelyekben fellelhető a védett növénynek számító janka tarsóka, budai imola, selymes boglárka.
A parkban megkezdődött a terület megtisztítása, a tájidegen növények eltávolítása, a beteg fák gondozása, majd a fiatal fák telepítése.
Az előkerteket és a Felső parkot 1998-ban természetvédelmi területté nyilvánították. 2004-ben elkészült a Királydombi pavilon felújítása. 2010-ben pedig a Felső parkban 5,2 hektárnyi terület újult meg romantikus tájképi kertként.
