La construction du Château de Filain remonte à la fin du XIVe siècle. C'était un bâtiment classique bordé de quatre tours rondes, défendu par des meurtrières & des fossés. Cet ouvrage fût complèté dans le courant du XVIe siècle, par une construction de type renaissance. La façade est ornée au midi par deux tours carrées qui annoncent le style Henri IV.
Le Château de Filain a été habité dès le XVe siècle par d'illustres familles. Citons pour l'ancien régime, "Les Sacquenay, les Cointet, les Camus", ces derniers "marquis de Filain". Au XIXe, le générale baron de Marulaz acquiert le château en 1808. Il possèdera le château durant 40 années, et sauvera Besançon des Autrichiens lors de la campagne de France. A partir de 1878, c'est la famille Brulin-Demandre qui veille sur le château.
En 1980, la famille Montornès reprend la demeure et restaure les bâtiments ainsi que les jardins.