L'orangerie du Château de Thouars fut construite au milieu du XVIIe siècle à la fin de la période de construction du château. De nombreux historiens évoquent le fait que cette orangerie aurait servi de modèle à la première orangerie du château de Versailles, aujourd'hui disparue. Elle date également de la même période que celle de Meudon, construite par Louis Le Vau. Quelle fut la première ?

Les comptes de 1658 révèlent la livraison de matériau pour la construction de l'orangerie : " … pierre de tuffe pour contruire par le dedans et par le dehor le bastiment de l'orangerie et la route des terrasses… ".
Il s'agit d'un édifice de 66 mètres de façade abritant une salle de 11 mètres sur 98 mètres de long.
Sur les volontés de Marie de La Tour d'Auvergne, dès le XVIIe siècle, des jardins furent aménagés sur la terrasse entre le château et l'orangerie sous la forme de parterres de broderies. L'esplanade accueillait, quant à elle, des orangers en caisse. En contrebas, plusieurs terrasses, aménagées en jardins à la française s'étalaient jusqu'aux berges du Thouet.
Mais l'âge d'or de l'orangerie ne dure pas. Dès le lendemain de la Révolution, l'orangerie fut utilisée comme gymnase de la caserne du château. Lors du percement de la Route Nationale en 1838, une partie des jardins a disparu ainsi qu'un éperon supportant un mail à l'ouest.
A partir de 1872, le château devenant " Maison de force ", l'orangerie va être transformée en ateliers pour faire travailler les prisonniers. Ceux-ci y fabriquèrent des corsets, des cycles et aussi de boutons de nacre. Pour étendre ces ateliers, de nombreux bâtiments furent construits face à l'orangerie, complétés par de hauts murs d'enceinte pour éviter toute évasion.