Au 8e siècle, les abbayes de Fontenelle, de Jumièges et de Fécamp possédaient des portions de l'antique forêt d'Arelaune. Lors de la formation du duché de Normandie, certaines portions furent récupérées par les grands seigneurs civils. En 1038, l'abbé de Fécamp cède le quart de la forêt de Brotonne à Guillaume d'Arques, comte de Talou. En 1053, il se rebelle contre son neveu, le jeune duc de Normandie, Guillaume le Bâtard, qui deviendra Le Conquérant après la bataille d'Hastings en 1066. Guillaume mène alors une expédition du Cotentin jusqu'à Arques-La-Bataille pour le déloger. Roger de Beaumont, lui ayant apporté son aide en chemin, récupère les biens de Guillaume d'Arques en forêt de Brotonne. Les comtes de Beaumont-Meulan, devenus seigneur de Vatteville, conservent cette partie de la forêt de Brotonne jusqu'au 13e siècle.

La forêt ducale devient forêt royale sous le règne de Philippe Auguste qui fait consigner les droits et usages (panage des porcs, ramassage du bois mort...) des habitants riverains de la forêt dans le Graël de Vatteville. Hector de Chartres, nommé grand maître des eaux et forêts de Normandie en 1389, est missionné par le roi pour réglementer à nouveau ces usages et les codifier dans un Coutumier qui sert de document de référence. Parallèlement, il organise des visites régulières avec les verdiers, assistés de leurs sergents, pour renforcer les contrôles et lutter contre l'exploitation abusive de la forêt.

Entre 1666 et 1669, à la demande du roi, Pierre du Moulinet, commissaire général pour la réformation des eaux et forêts de Normandie, installe une série de bornes pour délimiter la forêt royale de Brotonne.