Rozšířením areálu v roce 1731 po úpravě terénu a zajištění opěrnými zdmi byly vytvořeny podmínky k založení tzv. Knížecí zahrady před severním křídlem zámku. V letech 1967–1968 byla barokně rekonstruována. V nižší části je květinový parter, při opěrných zdech byly vysazeny popínavé růže. Lomená osa zahrady vychází z bočního vstupu a končí Braunovou plastikou bohyně Niké stojící na zeměkouli. Výškový rozdíl vyrovnává dvouramenné schodiště s drobnou kašnou s maskaronem. Dolní rozšířenou část oddělují od přírodního parku okrasné jabloně.


Přibližně ve stejné době byla zakládána zahrada přísně symetrické kompozice s pravidelně členěnými květinovými záhony, s alejí tvarovaných stromů, živých stěn, s okrasnými zídkami a s oživujícími bazény a fontánami. Hlavní osa zahrady procházela středem zahradního průčelí zámku ke vchodu kostela dnes už neexistujícího špitálu. V opačném směru bylo ukončujícím prvkem pískovcové sousoší Matyáše Bernarda Brauna (1684–1738) Čas loupí krásu, zpodobující únos Óreithýie Boreem. Bylo umístěno v nice čelní zdi terasového schodiště.


Rozsáhlá barokní zahrada, založená v první čtvrtině 18. století za Jana Josefa z Valdštejna ve francouzském stylu, patřila k nejpozoruhodnějším svého druhu. Úpravy zámeckého areálu včetně unikátní zahrady byly prováděny od roku 1720, fasády zámku dostaly současný klasicistní vzhled v letech 1812–1818 a následně byl upraven i rozsáhlý přírodní park. Navazující vedlejší část pozdějšího parku byla architektonicky ztvárněna jednopodlažním pavilonem v prodloužené příčné ose zahrady. K dvoustupňové fontáně na ploše před ním se paprskovitě sbíhaly cesty, lemované stromořadím. Pavilón po klasicistní úpravě sloužil jako obydlí pro zahradníka a byly k němu přistavěny skleníky pro pěstování okrasných rostlin. Klasicistní úpravy zevnějšku zámku, dokončené v roce 1818 tehdejším majitelem panství Františkem Adamem z Valdštejna, provázely, jak již bylo zmíněno, postupné přeměny barokní zahrady.


Pražský arcibiskup Jan Bedřich z Valdštejna realizoval po roce 1675 barokní přestavbu zámku a jeho areálu podle plánů francouzského architekta Jeana Baptistu Matheye (1630–1696). Na terase před severním křídlem zámku byla vytvořena původně menší čtvercová zahrada ve stylu rajského dvorku. Rozšířením areálu v roce 1731 po úpravě terénu a zajištění opěrnými zdmi byly vytvořeny podmínky k založení Knížecí zahrady v podobě, jakou známe dnes. V 18. století byla zahrada rozšířena a schodištěm propojena s dolním parkem.


V 19. a 20. století byla Knížecí zahrada několikrát upravována podle estetických kánonů doby a finančních možností majitelů zámeckého areálu. Snad jediné, co přečkalo všechny změny, je barokní socha Niké z dílny Matyáše Bernarda Brauna z 30. let 18. století. Bohyně Vítězství dodnes stojí na okřídlené zeměkouli a vévodí schodišti v nejsevernější části zahrady.

V letech 1966–1968 byla Knížecí zahrada barokně rekonstruována podle projektu Ing. arch. Pavla Huška ve stylu francouzských zahrad. V nižší části je květinový parter, při opěrných zdech byly vysazeny popínavé růže. Lomená osa zahrady vychází z bočního vstupu do parku a končí sochou Niké. Výškový rozdíl mezi severní terasou a parterem vyrovnává obnovené dvouramenné schodiště s drobnou kašnou s maskaronem. Dolní rozšířenou část oddělují od přírodního parku ve dvou řadách okrasné jabloně.

Na zámku v Duchcově prožil posledních třináct let svého života Giacomo Casanova

V současnosti slouží Knížecí zahrada jako místo odpočinku či rozjímání, od června do září jsou zde pořádané svatební obřady. Zahrada je pravidelně udržována a ošetřována. Nejstaršími dřevinami, které jsou zde vysazeny, jsou tři vzrostlé stromy – jasan, dub a lípa. Půvabná socha Niké, jež se tyčí v jejich bezprostřední blízkosti, byla restaurována v roce 1981 sochaři Bořivojem Rakem a Karlem Pauzerem.