La seigneurie du Bois-Frou dépendait de la châtellenie de Lassay et comprenait une grande partie de la paroisse de Niort, dont les seigneurs étaient fondateurs. Le premier seigneur de cette terre connu est Guillaume de Boifroust, qui vivait durant la première moitié du XIIIe siècle. Un de ses descendants, Guillaume de Boifroust obtint, vers 1370 la terre et seigneurie de Septforge appartenant à Pierre de Boullay évêque, ainsi qu'une partie des terres du Bois-Maine. Du premier château, mentionné dès le XIIIe siècle, il ne subsiste qu'une partie des douves, qui entouraient une plateforme fossoyée surplombant la rivière du Lassay.

En 1416, Jean du Bois-Frou rend hommage à Charles de Vendôme, seigneur de Lassay pour son "houstel, hebergement, manoir et maison du Bois-Froult avec les jardins, courtils et les reservoiers avecques poisson joignans et proches mon dit houstel et le boys dudit lieu : mes deux estangs, l'un appelé estang d'Englenne et l'autre le grand estang sis au dessus de mon moulin du Bois-Froult".

En 1445, la seigneurie échoit à la famille de Chauvigné, qui reconstruit l'édifice à la fin du XVe ou début du XVIe siècle (vestiges d'encadrements de baies à chanfrein concave, bouches à feu des tours…). En 1483, René de Chauvigné fonde la chapelle Sainte-Anne, dans laquelle il ordonne deux messes par semaine. Son petit-fils François y fait fondre une cloche en 1542.

L'inventaire après décès de François de Chauvigné, dressé en 1549, dépeint un château d'une taille importante : pas moins de six chambres hautes et de quatre chambres basses, toutes ornées de tapisseries et dont au moins deux disposaient de garde-robes, y sont mentionnées. Le corps de logis se dresse au nord de la cour, fermée de murs, cantonnés de tours aux angles. Au cours de la seconde moitié du XVIe siècle, les descendants de François font édifier à l'entrée de la cour un portail, orné d'un savant décor de pilastres et de bossages, témoin de la large diffusion du décor à l'antique à partir des années 1550. Les armes de la famille, composées d'hermines et de tourteaux, sont sculptées dans le bossage vermiculé des claveaux.

À la fin du XVIe siècle, la famille de Madaillan, qui devient aussi propriétaire du château de Lassay quelques années plus tard, acquiert la seigneurie du Bois-Frou et y fait des séjours très réguliers. C'est à elle, et en particulier à Armand de Madaillan, que sont traditionnellement associés les aménagements paysagers : un jardin, clos de murs cantonnés de tours, occupait la parcelle située au sud du château ; un canal captait l'eau d'une source et alimentait les jets d'eau et les viviers situés dans le jardin. Mais les importants travaux effectués par la famille de Chauvigné au siècle précédent autorisent la remise en cause de cette attribution. On peut donc supposer que les jardins ont été créés dès le XVIe siècle.

L'aveu de 1687, copié en 1756, décrit précisément le château et son domaine. L'édifice possède avec quatre tours aux coins de la cour principale, qui dispose d'une fontaine au milieu. Au bout de la cour se trouve la chapelle Sainte-Anne. Entre les douves et l'étang se trouvait un pigeonnier à fins piliers.

Le château cesse d'être habité à la fin du XVIIIe siècle et commence dès lors à tomber en ruines.