Dès les années 60 s'est posée la question de la préservation du château de Carros, alors fortement détérioré. L'association de sauvegarde des sites et monuments de Carros a d'abord entrepris de déblayer et de consolider l'existant, avant qu'une première et importante campagne publique de restauration soit entreprise (architecte : Jean-Marie Arziari).
Dans les années 90, cette première phase est arrivée à terme, aboutissant à l'ouverture au public d'une partie significative du château dès l'été 1998, avec la création du Centre international d'art contemporain. Les espaces d'exposition étaient depuis l'inauguration situés dans la partie est du bâtiment. Ils se développaient sur trois niveaux (environ 400 m²). Les bureaux, la réserve et le centre de documentation étaient sommairement installés dans la partie ouest non encore rénovée, sur deux niveaux.
La nouvelle restauration menée entre 2008 et 2010, portant sur 440 m2 de surface utile, marque une étape supplémentaire dans le développement du CIAC. Les aménagements du projet, élaboré par le cabinet Épure d'Architecture, ont permis de restituer les volumes d'origine de la partie ouest du château et de mettre en lumière d'intéressants témoignages patrimoniaux.
Quatre nouvelles et grandes salles d'exposition ont été créées au premier étage. Le fonds permanent peut enfin être mis en valeur, au dernier niveau. La partie administrative accueille désormais de manière fonctionnelle le centre de documentation. Dans la grande salle voûtée située au rez-de-place est aménagé un espace dédié aux ateliers d'arts plastiques proposés par le service des publics du CIAC et permettant également d'accueillir des artistes en résidence. Près de deux ans de chantier, dans des conditions d'accessibilité difficile, ont été nécessaires pour mener à bien cette opération.