Originellement, entre le Grand Bois et le bois des Ordons, au centre d’un espace défriché pour l’élevage, un chalet pastoral avait été érigé. Il était rattaché au village d’Arguel et avait donné son nom au lieu mais, au XVIIe siècle, une ferme l’avait remplacé : les granges du chalet d’Arguel.

C’est une adjudication à bail communale qui régissait périodiquement l’attribution des granges, mais les choses changent en 1813 : Comme partout en France, la commune d’Arguel doit renoncer à son bien ; la propriété est vendue par l’État qui versera une rente en compensation. Vers 1825, les terres du chalet d’Arguel sont rattachées à la commune de Pugey dans le cadre d’un remaniement cadastral.

C’est à cette époque que les descendants des comtes d’Arguel font construire, à proximité des granges, un manoir dit « pavillon de chasse ». Il s’agit de la demeure actuelle, faisant 30 mètres sur 18 sur 3 niveaux, et baptisée, elle aussi, « chalet d’Arguel ».

On note, en 1864, la présence de lamas élevés par Victor Hippolyte Pinondel de La Bertoche, le père de Méckeline, la future épouse du propriétaire Louis Thomas-d’Arneville (ils se marieront en août 1871 à Pugey) ; ce sera l’un des tout premiers élevages de ce type en France.

En janvier 1871, alors que Français et Allemands combattent autour de Besançon, une « ambulance » est aménagée dans la propriété de la famille d’Arneville : Louis et son père Jean-Félix, ancien lieutenant-colonel. Quarante neuf des blessés et malades pris en charge décéderont ici et seront inhumés dans le cimetière communal avec quatre autres soldats tués dans les environs.

En 1885, une chapelle domestique est ouverte dans la propriété. Il  est écrit que « cette chapelle devra être exclusivement réservée à la dame d’Arneville et aux personnes de sa maison » (Bulletin des lois de la République française du 23 janvier 1885). Le chalet de la chapelle, verra plus tard le jour sur la base de cet édifice.

En 1919, le docteur Henri Bon, un dijonnais, né en 1885, spécialiste des voies digestives, acquiert le chalet d’Arguel dont les habitants sont décédés en 1878 (Jean-Félix) et durant la première guerre mondiale (Méckeline et Louis). Seule Albane, l’aînée de leurs 4 enfants, née en 1872 et mariée en 1907 à Pugey, est vivante à cette époque et veuve du bisontin Henri Faucompré tué à la guerre fin août 1914.

Henri Bon monte une clinique, avec Jeanne, son épouse docteure en gynécologie médicale et pédiatre. Cet établissement, spécialisé dans le traitement des affections des voies digestives et les troubles de la nutrition, est remarquable pour ce début d’après-guerre, car il s’agissait de la première clinique médicale de Franche-Comté ainsi que la première, dans tout l’est de la France, à traiter les maladies de l’appareil digestif.

À partir de 1922, divers aménagements intérieurs sont réalisés ainsi que des extensions dont le solarium, la villa du médecin adjoint, le chalet des hommes (de la chapelle)…

Après 1951, et le départ du docteur Bon (décédé en 1968, il est l’auteur de 25 ouvrages médicaux et des « seize fusillés de Besançon » paru en 1946), la clinique évoluera vers la prise en charge des anorexies et dépressions (cures de sommeil). L’intérieur sera rénové entre 1955 et 1964.

De 1986 et 1992, les établissements ELRES, spécialisés dans les cantines et restaurants d’entreprises, occuperont les lieux.

À partir de 1994, les sœurs de la Compassion de Villersexel dirigeront une maison de soins et convalescence et ce jusqu’en 2002, année où l’activité sera transférée à Besançon.

Installée à l’emplacement des anciennes « granges d’Arguel », l’exploitation locale de vaches laitières est gérée en GAEC depuis 1996.

En 2002, les Sœurs de la Compassion (institution datant de 1809), ont constitué, avec 6 autres instituts religieux, la congrégation des Sœurs de l’Alliance. La communauté de Pugey est toujours présente, installée dans un bâtiment proche du chalet. Une statue de vierge à l’enfant et un oratoire (vierge de Lourdes devant une reproduction de la grotte), érigés à l’entrée et dans le parc du chalet, rappellent leur présence en ces lieux.  

La demeure des comtes d’Arguel héberge, depuis 2002, un cabinet d’experts comptables, et des appartements ont été aménagés dans le bâtiment de la Combe qui accueillait précédemment les patients.

La population du lieu-dit s’est accrue en un siècle car, si en 1911 on dénombrait trois ménages (Mathey, d’Arneville et Guinchard) et onze personnes dont une domestique, ce sont aujourd’hui trente cinq personnes qui habitent ici, et une vingtaine qui y travaillent.