Renesanční zámek stojí na jihozápadní straně historického centra města. V těchto místech dříve stával panský dvorec později přestavěný na kamenný hrádek. Poprvé je o něm zmínka k roku 1374.

Roku 1366 město odkoupili od pánů z Landštejna jejich příbuzní, Rožmberkové, a založili zde augustiniánský klášter. Povýšili původní osadu na poddanské město, které se začalo rychle rozvíjet.

Roku 1479 se ujal vlády nad rožmberským majetkem Vok z Rožmberka a vybral si Třeboň za své sídlo. Podstatně rozšířil budovu v dnešním severozápadním nároží. Později nechal Jindřich z Rožmberka přistavět východní a západní křídlo.

Po požáru roku 1562 pověřil Vilém z Rožmberka stavitele Antonína Ericeru náročnými přestavbami hradu na renesanční zámek ve stylu italské módy. Přestavba probíhala v letech 1565–1575, kdy byl západní trakt prodloužen na jih, aby navázal na spojovací trakt s bránou a věží. Tím bylo uzavřeno vnitřní nádvoří. V areálu zámku byl také vybudován zámecký pivovar a sladovna.

Roku 1602 si Třeboň za své sídelní město vybral poslední vladař rožmberského dominia Petr Vok, který sem přesídlil s celým svým dvorem. Na přelomu 16. a 17. století stavitel Dominico Cometta rozšířil zámek o vnější nádvoří. V jihovýchodním křídle vznikly dva společenské sály zaklenuté vysokou zrcadlovou klenbou. Interiér jednoho z nich, tzv. Dvořanské světnice, vyzdobil malbami Tomáš Třebochovský. Stěny pokryl malovaným karmínovým závěsem se vzorem granátového jablka a nad něj umístil pás se 32 erby a jmény dvořanů Petra Voka z Rožmberka.

Roku 1604 zakoupil Petr Vok dva domy vedoucí z náměstí ke klášteru, které nechal zbořit a na místě nechal vybudovat patrový dům pro svou obrazárnu a knihovnu. Stavba si vynutila zrušení původní tzv. Břilické brány. Později ale byla přistavěna dnešní Budějovická brána.

V letech 1606–1610 spojil rožmberský velmož budovu zámku s klášterem tzv. pavlačemi postavenými na zdech městského opevnění. Na počátku 18. století byla tato pavlačová chodba nahrazena zděnou stavbou, tzv. Dlouhou chodbou.

Po smrti Petra Voka z Rožmberka získali Třeboň Švamberkové. Petr ze Švamberka zamýšlel postavit na jihovýchodní straně vnějšího nádvoří evangelickou modlitebnu, jejíž stavba však nebyla nikdy dokončena. Tyto stavební práce vedl italský stavitel Paolo Sarcelli. Již roku 1621 bylo za spoluúčast Švamberků na stavovském povstání třeboňské panství zkonfiskováno císařem Ferdinandem II.

Stavební činnost na zámku opět ožila za nových majitelů, kterými se roku 1660 stali Schwarzenbergové. V západní části vnějšího nádvoří vznikla v letech 1663–1666, na místě bývalého zámeckého pivovaru, barokní budova, která sloužila správě schwarzenberského panství.

Roku 1712 zhotovil Jan J. Světecký kamennou kašnu s hlavami Turků a krkavcem. Tato kašna s motivem schwarzenberského znaku byla zhotovena podle návrhu architekta Pavla Ignáce Bayera.

Větší úpravou vnitřního zámku byla v letech 1859–1860 přestavba západního křídla s předsunutým výběžkem do zahrady, tzv. Císařským křídlem.

Po pozemkové reformě ve 20. letech 20. století byla Schwarzenbergům vyvlastněna podstatná část jejich velkostatku. Z třeboňského panství jim zůstala pouze budova zámku, která byla v letních měsících pronajímána jako hotel.

Roku 1940 zámek zabralo gestapo a škola nacistického letectva. Po válce roku 1945 byla na zámek dosazena Národní správa a v roce 1947 byl zámek zestátněn zvláštním zákonem Lex Schwarzenberg, stejně jako Hluboká, Český Krumlov aj.

Zámek dnes spravuje Národní památkový ústav a značnou část zámku obývá i Státní oblastní archiv v Třeboni, jenž v sobě ukrývá původní rožmberský archiv, který byl za dob Schwarzenbergů rozmnožen.