C’est à la fin du XVIe siècle que commence l’histoire de ce parc, époque à laquelle le château de Martinvast devient propriété de la famille du Moncel. Tout d’abord aménagés à la française, Alexandre du Moncel, à partir de 1820, transforme ces 500 hectares en parc à l’anglaise. Ce comte fait planter des bouquets d’arbres artistiquement disposés, tracer des pelouses et de grandes allées sinueuses, mais il conserve les grandes allées rectilignes qui délimitaient les bois. Il améliore le système hydraulique du domaine en remblayant d’anciens étangs à proximité du château et en en créant d’autres, plus loin, pour alimenter ses moulins.
En 1867, le domaine est vendu au banquier Arthur de Schickler, qui cherche à donner au parc une cohérence esthétique et botanique. Ainsi, il creuse un nouvel étang à l’est du château qu’il plante de nénuphars ; et, à proximité, il crée un arboretum, Dans ce qu’il est convenu d’appeler « le jardin réservé », composé de plus de 200 espèces et variétés d’arbres et d’arbustes. Cette collection a longtemps été considérée comme une des curiosités horticoles de la région de Cherbourg. C’est lui aussi qui fait aménager l’île bordée d’hortensias et de rhododendrons. Il crée enfin des cascades entre le « Grand étang » et « l’Etang de la Vallée », et développe la mosaïculture autour du château. En 1879, on compte 28 000 à 30 000 plantes exotiques pour la plupart assemblées en corbeilles de fleurs ou en platebandes.
Aujourd’hui, le parc à l’anglaise a conservé la plupart de ses éléments constitutifs : les grandes prairies en herbages, les bois sur les hauteurs, les étangs et miroirs d’eau traversant le parc d’est en ouest, le « jardin réservé » avec ses collections de conifères exotiques abritant des massifs de rhododendrons arborescents, les potagers et jardins fleuris et leurs murs de clôture.