L’hôtel a été construit en 1530 pour Simon Gauthiot d’Ancier, mais il a subi de nombreuses dénaturations lors de l’extension d’une surface commerciale en 1980. Dès le XVIIIe siècle, il avait d’ailleurs déjà été partagé en deux comme le montre, à gauche de la façade, un écu bûché, qui a l’origine se trouvait dans l’axe de symétrie. Bâti peu avant le palais Granvelle qui a introduit la Renaissance à Besançon, l’hôtel est encore d’inspiration gothique, comme le prouve ses fenêtres en accolade soulignées, au premier étage, par des archivoltes. A la fin du XVIe siècle, Jean, le fils de Simon Gauthiot, vient vivre dans l’hôtel de son père. Cogouverneur de la ville, c’est lui qui choisit l’architecte dijonnais Hugues Sambin pour l’achèvement de l’hôtel de ville, l’actuel Palais de Justice.

Hugues Sambin, architecte, mais surtout menuisier, travaille en même temps pour l’ameublement de l’hôtel Gauthiot d’Ancier, où il met en application son goût pour les décors surchargés. Ses meubles se caractérisent en effet par des sculptures envahissantes où apparaissent, dans un fouillis de motifs végétaux, des colonnes, des frontons, des statues à mi-corps souvent couronnées de fruits. Donné aux jésuites de Besançon au XVIIe siècle, ce mobilier fut dispersé à la fin du XVIIIe siècle, sauf un buffet et une table, préemptés par la municipalité, et conservés actuellement au musée du Temps.