Construction probablement vers 1520 dans doute par une aïeule de Marie Perrin.
Agrandissement notable vers 1590 par Isaac Arnauld, conseiller au Conseil d'État et privé du roi Henri IV, intendant des Finances, époux de la dite Marie Perrin.
Isaac Arnauld obtient le 31 mars 1605 du seigneur d'Orsay l'autorisation “d'édifier quatre tourelles pour augmenter son logis, avoir des cabinets et garde-robes et pour la sûreté vis-à-vis des bois taillis qui l'entourent en ce lieu écarté”. La demeure passe ensuite à son fils Pierre-Isaac Arnauld.
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Vente du domaine en décembre 1631 à Pierre Mérault, écuyer et secrétaire du roi, mort sans descendance en 1668.
Le domaine passe en 1675 à son neveu Abel de Sainte-Marthe.
L'abbé
Claude de Sainte-Marthe aumônier de Port-Royal des Champs y passe souvent et s'y retire de 1679 à sa mort en 1690, fréquenté notamment par Blaise Pascal.
La double toiture à égout central est remplacée vers 1660 remplacée le toit unique actuel.
Le roi permet en 1682 d'user pour irriguer les jardins de la rigole qui draine les eaux du plateau de Saclay.
En 1749-1750 est composé un plan terrier du fief de Corbeville ainsi qu'un plan général d’Orsay, signés d’Archangé.
En 1766 l'Atlas de la Seignerie d'Orsay, signé de N. Debray, représente le domaine de Corbeville.
Plusieurs changements de propriétaires.
Achat en 1770 par le baron Ferdinand César baron de Schomberg ex-officier au Régiment Royal Allemand, désargenté, et sa femme Anne-Charlotte Duperrier Dumouriez, qui y vivent jusqu'à la Révolution.
À la mort du baron en 1790, son épouse gagne la Saxe et donne le domaine à son fils Xavier qui émigre à son tour en 1792.
Déclaré bien national, le domaine est placé sous séquestre, entretenu par le jardinier Edmé Basseporte, puis vendu aux enchères en janvier 1794 au citoyen Milon, tanneur à Saint-Germain-en-Laye.
Plusieurs propriétaires se succèdent.
Le domaine est acheté en 1816 par Jean-François Henri Destors, et passe en 1843 à sa fille Hélène et à son gendre le notaire Alexis Vavin, député de Paris en 1839, jusqu'à la mort de la dite Hélène en octobre 1897. On compte à cette époque parmi les amis et visiteurs les littérateurs Hippolyte Taine, Sully-Prudhomme et Lamartine ainsi que le peintre de Louis Clément Faller, qui peint représente la châtaigneraie du domaine.
Vente par adjudication en 1899 à Léopold Appert commissaire-priseur.
L'antiquaire René Appert en hérite en 1923, et le loue de 1932 à 1940 à la comédienne et femme de lettres Madame Simone ainsi qu'à son époux le poète et auteur dramatique François Porché, René Appert se réservant le pavillon attenant à la ferme. Un détachement de sous-officiers allemands y réside brièvement en juillet 1940. Une part du mobilier disparaît pendant la guerre. Après la Libération, une quarantaine d'enfants juifs sont hébergés par l'O.S.E., Œuvre de Secours à l'Enfance, locataire du château.
Vente du domaine en 1946 par René Appert à la “Ferme de Corbeville”, société appartenant à la Compagnie des compteurs, qui y mène des recherches en électronique.
Rachat du domaine vers 1955 par la CSF, Compagnie Générale de Télégraphie Sans Fil, plus tard dénommée Thomson-CSF, qui y implante son centre de recherches en liaison avec Normale Sup, l'École polytechnique, le CEA et le CNRS, explorant différents domaines tels que les télécommunications, les hyperfréquences, les tubes et les antennes, la résonance magnétique, les masers et le laser, l'acoustique, les ferrites et les semi-conducteurs.
Destruction de la glacière du bois de la Troche en mars 1985.
Vers 2005 les activités scientifiques se déplacent hors du domaine de Corbeville vendu à un fonds d’investissement qatari.
Il est ensuite racheté par l'Établissement public d'aménagement Paris-Saclay.