Już na początku XIII wieku znajdowała się w Oleśnicy książęca kasztelania. Miasto należało wówczas do księstwa wrocławskiego. W 1294 przeszło we władanie Henryka III, księcia głogowskiego. W roku 1312 powstało samodzielne księstwo oleśnickie. Na miejscu książęcego grodu około roku 1320 wybudowano z inicjatywy księcia oleśnickiego Konrada I murowany zamek. Zbudowano go na planie czworoboku, we wschodnim narożu stanęła kamienna, cylindryczna wieża o średnicy 10 metrów. Po stronie północno-zachodniej stał dom mieszkalny, który był książęcą siedzibą, a całość została otoczona murem i fosą. Zamek był przebudowywany na przełomie XV i XVI wieku. Ostatnim piastowskim księciem na zamku był Konrad X Biały, który zmarł w 1492 roku. W 1495 roku król czeski Władysław Jagiellończyk nadał księstwo Henrykowi I ziębickiemu, synowi Jerzego z Podjebradów.
Zamek w stylu renesansowym zaczął przebudowywać w 1542 roku książę Jan z Podjebradów, a zakończył w 1608 roku książę Karol II. W pierwszym etapie w latach 1542- 56 przebudowano tylko w stylu renesansowym istniejące budynki mieszkalne. W latach 1559- 62 obok wieży wzniesiono nowy renesansowy dom mieszkalny (tzw. Pałac Wdów) połączony ze skrzydłem północnym zamku oraz podwyższono wieżę ośmioboczną nadbudową. W drugim etapie przebudowy prowadzonym przez księcia Karola II powstało w latach 1585- 86 skrzydło wschodnie, przylegające od zewnątrz do średniowiecznego muru kurtynowego, a w latach 1606-1608 skrzydło południowe, przy budowie którego wykorzystano południowy odcinek średniowiecznego muru kurtynowego i fundamenty gotyckich zabudowań. W 1603 roku zostały podwyższone mury przedbramia oraz wybudowano nową bramę wjazdową.
Do rodziny Podjebradów zamek należał do roku 1647, kiedy to umarł ostatni męski potomek książę Karol Fryderyk. Jego jedyna córka, która przejęła zamek w spadku, wyszła za mąż za księcia Karola Wurttemberg i do tej książęcej rodziny zamek należał do śmierci ostatniego jej męskiego potomka Karola Krystiana. Po wstąpieniu w związek małżeński jego córki z księciem Fryderykiem Augustem von Braunschweig-Oels, zamek jako jej posag wszedł w posiadanie tej rodziny. W 1844 roku majątek oleśnicki wraz z zamkiem stał się tronowym lennem monarchii pruskiej, a zamek został rezydencją następcy tronu państwa pruskiego. Od 1926 roku zamek został prywatną własnością rodziny von Hohenzollern i pozostał jej własnością do 1945 roku. Na początku 1945 roku, w związku ze zbliżającym się frontem zamek opustoszał, a wyposażenie wywieziono.
Po II wojnie zamek do 1950 roku był użytkowany przez wojsko, a przez następne przez cztery lata mieściła się tu szkoła. Później w zamkowych pomieszczeniach znajdowały się magazyny, biura i mieszkania. Od 1971 roku na zamku mieścił się ośrodek szkoleniowy ZHP.