Le rétablissement du diocèse de Chartres, en 1821, eut pour conséquence de rendre le bâtiment à sa vocation d'origine puisqu'il accueillit désormais, non plus le petit, mais le grand séminaire diocésain. Les séminaristes durent toutefois laisser une partie du bâtiment à la disposition des magistrats du tribunal de première instance jusqu'en 1842, date d'achèvement de la construction du palais de justice.

La loi de séparation des Eglises et de l'Etat de 1905 entraîna le départ du grand séminaire et, en 1907, le Conseil général, propriétaire des lieux, décida d'y installer les Archives départementales. L'emménagement du service fut effectif l'année suivante. Une partie du bâtiment, et notamment la chapelle, fut toutefois utilisée jusqu'en 1936 par l'Inspection académique comme salles d'examens, pour le brevet élémentaire et le brevet supérieur. Ces mêmes salles accueillirent de 1914 à 1916 le collège de jeunes filles, dont les locaux - l'actuel collège Hélène Boucher - avaient été réquisitionnés au profit de la Croix-Rouge.

Des travaux d'agrandissement importants furent réalisés de 1970 à 1972 ; ils permirent notamment l'aménagement de trois grandes salles de conservation en sous-sol, derrière le bâtiment principal.

Le séminaire Saint-Charles des origines au XVIIIe siècle

L'ancienne chapelle du séminaire