(Koninklijk Park 17) is een omgracht kasteel op U-vormige plattegrond. Het voorgebouw aan de korte zijde kwam kort na 1439 tot stand in opdracht van Udo Talhout.
In de loop van de 15de eeuw verrees aan de zuidoostzijde een vierkante toren en kreeg het voorgebouw flankerende ronde torens van ongelijke grootte. Johan Bentinck liet de onderkelderde zuidvleugel bouwen, die is voorzien van een wapensteen uit 1538. De kelder heeft kruisribgewelven op achthoekige pijlers. Uit dezelfde tijd stamt ook de noordelijke vleugel met achtkantige traptoren. Het interieur bevat vier laat-gotische, met wapens versierde, zandstenen schouwen en enkele gebrandschilderde ruiten uit circa 1600. Stadhouder Willem III kocht het kasteel in 1684.
Er werden herstellingen en verbouwingen uitgevoerd in 1757 en 1817. Naar plannen van P.J.H. Cuypers is het Oude Loo vanaf 1904 ingrijpend gerestaureerd en in zijn middeleeuwse toestand teruggebracht. Ook zijn toen de in 1806 gedempte grachten weer uitgegraven. Een tweede restauratie is uitgevoerd in 1968 onder leiding van C.W. Royaards, opgevolgd door J.B. baron van Asbeck.