Rozbudowywany w XVI i XVII w., za czasów Zygmunta III Wazy uzyskał kształt zamkniętego pięcioboku. Był rezydencją królewską, miejscem obrad sejmu, centrum administracyjnym i kulturalnym kraju.

Zniszczony w połowie XVII w. podczas wojen ze Szwecją, powoli odzyskiwał świetność za panowania Wettinów.

W drugiej połowie XVIII w. artyści zatrudnieni przez Stanisława Augusta (Jan Christian Kamsetzer, Marcello Bacciarelli, Dominik Merlini) przebudowali wnętrza komnat, tworząc Apartamenty: Wielki i Królewski.

W czasie zaborów (XIX w.) znaczna część zbiorów ostatniego króla znalazła się w Rosji. Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości część dzieł sztuki powróciła na dawne miejsce.

We wrześniu 1939 r. Zamek został zbombardowany, jednak muzealnicy, pod kierunkiem prof. Stanisława Lorentza, zdołali uratować niektóre elementy wystroju wnętrz i dzieła sztuki.

We wrześniu 1944 r. Zamek został wysadzony przez wojska niemieckie.

W latach 1945 – 1970 władze komunistyczne zwlekały z odbudową; decyzję podjęto dopiero w 1971 r. Fundusze na odbudowę do 1980 r. zawdzięczano wyłącznie ofiarności społecznej.

W 1984 r. udostępniono zwiedzającym zrekonstruowane wnętrza.

Od 1995 r. do 2009 r. trwał remont Arkad Kubickiego – nowej przestrzeni kulturalnej na mapie Warszawy.

Finalizacja prac renowacyjnych: w 2011 r. – w pałacu Pod Blachą, w 2013 – nad przywróceniem elewacji wschodniej do wyglądu znanego z obrazów Canaletta, w 2015 – dotyczących oddania Ogrodu Górnego, oznacza niemal całkowite zakończenie restytucji kompleksu zamkowego. Spodziewane niedługo rozpoczęcie starań nad odtworzeniem dawnego kształtu Ogrodu Dolnego stanowić będzie zwieńczenie dzieła odbudowy Zamku Królewskiego w Warszawie.