Pôvodne tu bol menší hrad (obytná veža s dvorcom) postavený v 13. storočí, patriaci nitrianskemu biskupstvu. Počas ďalších storočí sa vo vlastníctve hradu vystriedali viacerí majitelia (napr. Pongrácovci, Podmanickovci). V roku 1563 získal kúpou Bytčianske panstvo spolu s hradom František I. Turzo, člen významnej podnikateľskej rodiny (podnikali v ťažbe a výrobe medi), ktorý v rokoch 1571 – 1574 dal na mieste starého gotického hradu postaviť nový objekt – opevnený zámocký areál s viacerými funkčnými stavbami. Vzhľad starého hradu s obytnou vežou v opevnení poznáme z historických rytín.

Stavbou renesančného zámku poveril František Turzo talianskeho majstra Giovanniho Kiliána z Milána (jeho postava je zvečnená na freske v prízemí na kruhovom schodisku). V otcovej činnosti pokračoval starší syn Juraj, ktorý za aktívnu účasť v boji proti Turkom získal popredné miesto na cisárskom dvore. Pretože v čase otcovej smrti (v roku 1574) bol ešte neplnoletý, správy rodových majetkov sa ujal až v roku 1585 po smrti svojej matky Kataríny Zrínskej. Od toho času sa zámok stal jeho rodovou rezidenciou. Zámok sa súčasne stal centrom nielen bytčianskeho panstva, ale odtiaľ boli spravované aj ostatné turzovské majetky, najmä lietavské a oravské panstvo. Rok začatia výstavby je vytesaný na nápise nad portálom medzi Turzovským a Zríniovským erbom.

V hlavnom objekte kaštieľa je umiestnený Štátny oblastný archív, v Sobášnom paláci sú výstavné priestory Považského múzea. Po dokončení úprav budú budovy areálu slúžiť kultúrno-spoločenským účelom a cestovnému ruchu. S realizáciou pamiatkovej obnovy sa začalo po roku 1960. Dlhodobá úprava, ktorej výsledkom bude prinavrátenie vzhľadu areálu do turzovského obdobia, sa postupne realizuje. Sobášny palác je už v pôvodnej podobe zo začiatku 17. storočia.

V zámku slúžil ako vojak strážneho oddielu Juraj Jánošík, ktorý sa tu zoznámil s uväz­neným kysuckým zbojníkom Tomášom Uhorčíkom. Tento ho po prepustení z cisárskeho vojska nahovoril, aby sa dal k zbojníkom. Jánošík si potom vytvoril vlastnú družinu a stal sa legendárnym hrdinom, ktorý „bohatým bral a chudobným dá­val“. Nakoniec ho začiatkom marca 1713 chytili, v Liptovskom svätom Mikuláši, odsúdili a popravili na šibenici.

V Bytčianskom zámku sa 7. januára 1611 konal povestný súd s pomocníkmi Alžbety Bátoriovej, Čachtickej panej, známej svojimi sadistickými výčinmi. Sudcovský zbor tohto zaujímavého trestného prípadu odsúdil pomocníkov na trest smrti. Samu Alžbetu Bátoriovú nesúdili, v rozsudku sa spomína len toľko, že ju nechali vo väznici na Čachtickom hrade, kde zostala až do svojej smrti v r. 1614.