Situé à cent mètres de la rivière Mayenne, le château de Chantepie est implanté dans son bassin alluvial, sur une plateforme, fossoyée au nord. Ses douves sont alimentées par une dérivation du cours de la rivière et délimitent un jardin d'agrément planté de hauts arbres, sur lequel s'ouvre la terrasse du château. Deux volées de marches disposés en demi-cercle lient la terrasse au jardin. La cour d'honneur, au sud de l'édifice et encadrée de deux ailes de communs, est reliée à la route allant des Chênelières à Corberie par une allée bordée d'arbres. Son entrée est marquée par une monumentale grille de fer forgée très ouvragée. La chapelle seigneuriale, de plan rectangulaire, dont le mur-pignon occidental est orné d'une rosace, se trouve entre les communs orientaux et le château. A l'est de celui-ci se trouvent d'autres dépendances : une étable et une remise bâties en pan de bois ainsi qu'une grange étable en moellon de grès.

Le château de Chantepie est orienté est-ouest. Son plan rectangulaire est cantonné de deux pavillons, hauts d'un étage carré. Cette symétrie n'est perturbée que par la présence de deux pavillons de plus petite taille accolés au grand pavillon oriental. Un avant-corps de même hauteur que les pavillons latéraux se détache au centre de la façade sud. Il est composé de 5 travées, les 3 travées centrales formant une saillie et se démarquant par une toiture en pavillon qui domine le reste du toit de cet avant-corps. Le rez-de-chaussée de l'avant-corps est ouvert de grandes baies en plein cintre. Devant les 4 travées situées entre cet avant-corps et les pavillons s'étendent des jardins d'hiver éclairés de grandes baies vitrées. Chacune des travées des façades sud et nord est surmontée d'une lucarne de brique ornée d'un fronton, à l'exception des 2e et 4e travées de l'avant-corps sud, surmontées d'un oeil-de-boeuf. La lucarne médiane de l'avant-corps central est individualisée par des volutes latérales et est couronnée d'une horloge.

Le château est construit en moellon de grès extrait localement, assisé et équarri sur l'avant-corps et le pavillon occidental, chaîné de briques. Cette même pierre est utilisée sous forme de moellon brut sur le pavillon oriental. La façade nord de l'avant-corps sud est enduite. Les baies sont chaînées de brique ou de granit gris. Un sous-sol s'étend sous les pièces centrales et occidentales du château.

Le plan du rez-de-chaussée, simple en profondeur sauf au niveau de l'avant-corps central, est divisé en 6 pièces. L'escalier monumental, à volées tournantes, se situe entre le pavillon oriental et l'avant-corps central. Le décor intérieur n'a pu faire l'étude d'une étude approfondie. Il est néanmoins intéressant de noter que les murs de la pièce nord-est de l'avant-corps central sont ornés de boiseries de style baroque, dans lesquelles sont insérées des peintures des différentes possessions de la famille au XIXe siècle, parmi lesquelles on compte le château de Chantepie, mais aussi le manoir de Mebzon. Le grand hall sud, ouvert sur la cour d'honneur, est décoré de riches pilastres composites en stuc.

Les effets de profondeur différenciée engendrant une multiplication des plans, les combles brisés, les jeux sur les toitures et la situation du château entre une cour d'honneur bordée de communs et le jardin confèrent à ce château un style néo XVIIe siècle, digne des grandes réalisations du siècle d'or. Cette réalisation architecturale est mise en valeur par son écrin paysager, avec lequel elle communique par les larges ouvertures ménagées.