Il capitano di ventura di origine romagnola, Francesco Sforza, uomo di grandi capacità militari e di notevole abilità politica, già difensore di Milano al soldo di Filippo Maria Visconti, assedia la città a sua volta riuscendo, infine, a farsi accogliere dai Milanesi come liberatore. Il 25 marzo 1450 lo Sforza e la consorte Bianca Maria Visconti sono acclamati dal popolo come Signori di Milano.

Preso il potere, egli si preoccupa immediatamente di rinnovare il Castello visconteo. Conoscendo l’odio dei Milanesi per l’antico edificio, Francesco Sforza giustifica la ricostruzione con il desiderio di abbellire la città e di garantire la sua difesa contro i nemici esterni.

Coerentemente, nel 1452, affianca agli ingegneri militari Giovanni da Milano, Jacopo da Cortona, Marcoleone da Nogarolo, un architetto civile, il fiorentino Antonio Averulino detto il Filarete, incaricato di progettare la facciata verso la città, con l'alta torre centrale d'ingresso. L’architetto toscano, tuttavia, viene presto allontanato e i lavori passano sotto la direzione dell'architetto militare Bartolomeo Gadio, uomo di fiducia dello Sforza  dal 1452. Commissario per le fortezze del Ducato, Gadio modifica la facciata verso la città aggiungendo due massicce torri angolari rotonde con rivestimento in serizzo a punta di diamante, più consone a resistere alle nuove artiglierie dell’epoca. Sul lato opposto, fortifica e amplia la “Ghirlanda”, una cortina muraria già esistente in età viscontea che, munita di due torri rotonde agli angoli e di una strada coperta, difende il fronte settentrionale.

I lavori di completamento e arricchimento del Castello si intensificano con il successore di Francesco Sforza. Dal 1468 Galeazzo Maria, il primogenito, si trasferisce nel Castello con la moglie Bona di Savoia, cognata del Re di Francia Luigi XI, e con la sua corte. In pochi anni vengono completate la Rocchetta e la Corte Ducale, si affrescano le sale e viene costruita e decorata la Cappella Ducale.

Il Castello si presenta a quest’epoca con l’ampio Cortile delle Armi, circondato da edifici, mentre, verso il parco, si affacciano gli appartamenti ducali e la Rocchetta, un complesso fortificato quadrato.