Après avoir acquis le château, Louis XVI y crée en 1785 la « grande ferme » expérimentale, où sont installés un troupeau de Mérinos acheté au roi d'Espagne Charles III et ancêtre de la race des Mérinos de Rambouillet. Par la suite, des vaches suisses, des moutons d'Afrique, des chèvres angora et des mouflons. Napoléon Bonaparte fit à son tour venir des buffles d'Italie et des chevaux de races belges, normandes et arabes. À cela s'ajoute 275 hectares de cultures et de prairies destinées à des expériences agronomiques dans le domaine des chasses.
Une école des bergers est également ouverte en 1794, devenue en 1939 l'école nationale d'élevage ovin.
Aujourd'hui, l'ancienne bergerie royale est devenue une bergerie nationale qui, outre des moutons, accueille un troupeau de 55 vaches laitières, 30 vaches à viande, des chevaux de trait, des poules pondeuses, des volailles de chairs, des chèvres, des cochons (porcs Blancs de l'Ouest), des lapins. Un circuit de visite permet d'approcher tous ces animaux. Des manifestations sont organisées tout au long de l'année, dont le Festival des Arts de la Laine, qui se déroule les 29 et 30 mars cette année 2008. Au programme, tonte du mouton mérinos mais aussi exposition/vente d'objets et vêtements en laine de mouton. L'établissement comporte également un petit "musée du mouton".
La chaumière aux coquillages fut édifiée vers 1770-1780 par Claude-Martin Goupy, architecte du duc de Penthièvre, pour la belle-fille de ce dernier, la princesse de Lamballe.
Elle est révélatrice de l'engouement pour le pittoresque campagnard qui se développe à partir de 1760 et dont attestera également le hameau de la Reine à Versailles (construit entre 1783 et 1787). D'extérieur, cette construction ressemble à une chaumière, et elle est de nouveau , comme à l'origine, couverte en chaume, mais l'intérieur est très richement décoré (marbre, coquillages, nacre).
Réalisé sur une hauteur escarpée du parc dite « du Coudray », l'Ermitage correspond également à un exercice quasi-obligé dans les parcs à l'anglaise de la seconde moitié du XVIIIe siècle. Il date, comme la chaumière aux coquillages, de la campagne de travaux effectuée vers 1770-1780 par Claude-Martin Goupy pour le duc de Penthièvre. Beaucoup plus vaste que la plupart des ermitages contemporains, il comprend plusieurs pièces dont une chapelle. Endommagé par un incendie en 1977, il est en cours de restauration (2005).
La laiterie de la Reine fut construite en 1785 à la demande de Louis XVI pour Marie-Antoinette, de façon à lui faire aimer Rambouillet en lui rappelant le Petit Trianon de Versailles. Plus tard, la laiterie fut réaménagée par Napoléon.
Édifiée par l'architecte Jean-Jacques Thévenin, c'est l'une des plus importantes fabriques de jardin du XVIIIe siècle. La laiterie comprend une salle ronde surmontée d'une coupole qui ouvre sur une grotte abritant une statue de la nymphe Amalthée avec une chèvre due à Pierre Julien (1787), plusieurs médaillons et deux bas-reliefs.