Architecture
Extérieur
Contrairement à Blois, qui est une construction portant les strates de styles s'étendant sur quatre siècles d'architecture, Cheverny est construit dans un style classique homogène. Il est fait d'un matériau traité en appareil de bossages plats, strié de refends horizontaux, la « pierre de Bourré », un tuffeau originaire de ce village de Loir-et-Cher qui a la particularité de blanchir et durcir en vieillissant, ce qui explique la blancheur de sa façade sud. Celle-ci est ornée de bustes d'empereurs romains. Les toits des pavillons latéraux, sous forme de dômes carrés surmontés de campaniles ajourés, encadrent les hauts toits à la française du corps principal.
Le château est classé sur la liste des monuments historiques de 1840, et se fait déclasser le 9 juillet 1888. Quelques années plus tard, l'ensemble du château et de ses communs, à l'exception des parties classées, fait l'objet d'une inscription au titre des monuments historiques le 13 février 1926. Le parc, ainsi que l’ensemble des bâtiments s'y trouvant, fait l’objet d’une inscription au titre des monuments historiques depuis le 5 décembre 2008. Une partie du domaine fait l’objet d’un classement au titre des monuments historiques depuis le 30 juin 2010. Cette dernière protection concerne la totalité du château, les façades et toitures de l'orangerie, ainsi que la perspective nord-sud du parc.

Intérieur
Salle à manger
La salle est ornée de 34 panneaux de bois peints par Jean Mosnier, illustrant l'histoire de Don Quichotte.
Le mobilier se compose, notamment, d'un ensemble datant du XIXe siècle, en chêne massif, sculpté aux armes des Hurault de Cheverny, lesquelles se retrouvent sur les murs tendus de cuir de Cordoue. Les chaises se manœuvrent grâce à des roulettes en corne.
La cheminée monumentale, de style néo-Renaissance, dorée à l'or fin, est surmontée d'un buste du roi Henri IV. Les chenets datent du XVIIe siècle.
Au-dessus de la table en bois, pouvant accueillir plus de 25 convives, un lustre hollandais du XVIIIe siècle en bronze massif argenté (plus de 100 kg).
Une assiette ronde en faience de Clermont-Ferrand à décors de lambrequins en camaïeu bleu (vers 1740) aux armes de "Hurault de Cheverny, marquis de Vibraye", est conservée au Musée de la Céramique de Sèvres (reprod. coul par Solange de Plas dans Les faiences de Nevers et du Centre de la France, Ch. Massin, 1984, p.70).

Escalier d'honneur
Un escalier de pierre de style classique s'élève sous une voûte en berceau, datant de Louis XIII, à montée droite (contrairement à ceux de Chambord ou de Blois qui sont à spirale), est orné de sculptures champêtres (guirlandes, fruits), mêlées de motifs guerriers et de symboles des arts, sculptés directement dans la pierre. Il conduit aux appartements.
Sur le palier, sont visibles une armure savoyarde de parade, du XVIe siècle, et un bois préhistorique de plus de 6 000 ans (issu d'un cervus megaceros, ancêtre de l'élan), trouvé dans les glaces de Sibérie il y a 200 ans, cadeau offert au collectionneur Paul, marquis de la Vibraye, au XIXe siècle.

Grand salon
Le Grand salon du rez-de-chaussée est décoré sur les vœux de la marquise de Montglas.
Le plafond est restauré au XIXe siècle. On peut admirer plusieurs portraits, dont deux de part et d'autre de la glace : Jeanne d'Aragon, de l'atelier de Raphaël, et Cosme de Médicis, attribué au Titien. On y voit également le portrait de Philippe Hurault de Cheverny, et celui de son épouse Anne de Thou, ainsi que celui de Marie-Johanne de La Carre Saumery, comtesse de Cheverny, par Pierre Mignard, au-dessus de la cheminée.
Au-dessus des portes, les portraits de Louis XIII (à gauche) et de Anne-Marie-Louise d'Orléans, dite « la Grande Mademoiselle » (à droite), et de l'autre côté, à gauche, Gaston d'Orléans et, à droite, Anne d'Autriche.
Le mobilier se compose, entre autres, d'une table de style Louis XVI, réalisée par Stockel, et d'un ensemble de commodes, de fauteuils et de canapés des XVIIe et XVIIIe siècles, recouverts de tapisseries d'Aubusson.

Vestibule
Le vestibule est meublé de bancs tendus de rouge et d'une table à gibier, de style Louis XV, au-dessus de laquelle est accrochée une tapisserie des Flandres représentant le Retour des pêcheurs, d'après les cartons de David Teniers.
Les murs sont ornés de bois de cerfs.

Galerie
Une galerie mène au Petit salon et à la bibliothèque.
Elle conserve une collection de portraits dont : au bout de la galerie, au-dessus de la porte, Philippe Hurault, son épouse Anne de Thou, et son frère Jacques Hurault, par Jean Clouet ; au mur, à gauche entre les fenêtres, Jeanne d'Albret, par Oniate, et sur la droite, quatre toiles réalisées par Rigaud : un autoportrait, un portrait de Monsieur Darlus, un portrait de Monsieur Delaporte et un portrait de l'abbé de Rancé, autour d'un portrait en pied du roi Louis XVI.
On peut également observer un document signé George Washington, évoquant un des ancêtres des propriétaires actuels, ayant combattu lors de la Guerre d'indépendance des États-Unis.
Le mobilier se compose, notamment, d'une petite commode signée Riesener, sur laquelle est présentée une statue équestre du général Washington, en bronze.

Petit salon
Dans le Petit salon, cinq tapisseries des Flandres sont visibles, attribuées à Teniers, ainsi qu'un portrait attribué à Quentin de La Tour.
Le mobilier se compose d'un ensemble de style Empire signé Jacob et d'une commode Louis XV estampillée Schlichtig.

Bibliothèque
La bibliothèque du château de Cheverny, aux murs lambrissés, conserve plus de 2 000 ouvrages, dont des collections complètes.

Salon des tapisseries
Le salon doit son nom aux tapisseries qui le décorent : cinq tapisseries flamandes du XVIIe siècle, d'après les cartons du peintre flamand David Teniers Le Jeune.
Le salon des tapisseries est, notamment, meublé de fauteuils d'époque Régence, d'une commode de style Boulle et d'époque Louis XIV en marqueterie d'écaille de tortue rouge, laiton et bois, réalisée par Nicolas Sageot, d'un régulateur d'époque Louis XV, orné de bronzes ciselés réalisés par Caffieri, et d'une horloge dite "aux trois mystères".

Salle d'armes
Plus grande pièce du château, la salle d'armes, décorée par Jean Mosnier, expose une collection d'armes et d'armures des XVe, XVIe et XVIIe siècles, dont une petite armure ayant appartenu au duc de Bordeaux et comte de Chambord, ayant été offerte par celui-ci au marquis de Vibraye.
La cheminée est de style Renaissance, peinte et restaurée à la feuille d'or. Au-dessus on peut voir une toile de Jean Mosnier, supportée par deux amours : La Mort d'Adonis.
La salle est ornée d'une tapisserie des Gobelins du XVIIe siècle représentant L'Enlèvement de la belle Hélène par Pâris.
Le mobilier se compose, notamment, d'un ensemble de fauteuils Régence, signés Boulard, et de coffres de voyages du XVIIe siècle, dont une malle recouverte de cuir de Cordoue, frappée aux armes de France et de Navarre et ayant appartenu à Henri IV.

Chambre du Roi
La Chambre du Roi est la plus richement décorée avec huit tapisseries réalisées vers 1640 (six dans la chambre, deux sur le palier), d'après des cartons de Simon Vouet, représentant les travaux d'Ulysse ; celles-ci proviennent de la manufacture de Paris qui est antérieure à celle des Gobelins.
Le plafond à caissons à l'italienne est lambrissé avec des peintures à thème mythologique (histoire de Persée et Andromède, 30 scènes d'histoire de Théagène et Chariclée sur les lambris) réalisées par Jean Mosnier.
La chambre est meublée d'un lit à baldaquin du XVe siècle, de 2 mètres de long sur 1,60 mètre de large, recouvert de broderies persanes du XVIe siècle.
Aucun roi de France n'y a jamais dormi mais le lit servit à Henri IV lors d'un passage dans l'ancien château.
Le reste du mobilier se compose d'un prie-Dieu datant de Henri III, de deux chaises d'époque Louis XIII, et d'un ensemble de fauteuils Louis XIV recouverts de tapisseries d'Aubusson.