Początki zamku związane są z powstaniem w XII wieku kasztelanii lubelskiej. Za czasów Kazimierza Sprawiedliwego został wzniesiony na wzgórzu gród umocniony drewniano-ziemnym wałem. W pierwszej połowie XIII w. w obrębie górnej części zamku wybudowano murowaną wieżę obronno-rezydencjonalną (donżon, stołp). Jest to cenny zabytek sztuki romańskiej zachowany do dzisiaj. Wieża utwierdziła lokalizację średniowiecznego założenia i dała początek murowanej zabudowie zamku. W XIV wieku, za panowania Kazimierza Wielkiego, wzniesiono murowany zamek otoczony murem obronnym. Wówczas też, najprawdopodobniej, powstał gotycki kościół zamkowy pod wezwaniem Trójcy Świętej, który pełnił funkcję kaplicy królewskiej. Z fundacji Władysława Jagiełły gotyckie wnętrza kaplicy pokryto malowidłami bizantyńsko-ruskimi. Prace ukończono w 1418 roku. Dzięki malowidłom, zachowanym do czasów współczesnych, Kaplica Trójcy Św. stanowi wybitny zabytek w skali międzynarodowej. Druga wojna światowa i okupacja (1939-1944) to okres funkcjonowania więzienia hitlerowskiego, przez które przeszło 40.000 osób, głównie członków ruchu oporu. Duża część więzionych zginęła w egzekucjach i obozach śmierci. 22 lipca 1944 r., przed opuszczeniem Lublina, hitlerowcy dokonali masowego mordu 300 więźniów zamku. Po wyzwoleniu spod okupacji hitlerowskiej, w sierpniu 1944 roku, zorganizowano na zamku polityczne więzienie karno-śledcze, podległe władzom sowieckim, a następnie Urzędowi Bezpieczeństwa Publicznego. W latach 1944-1954 więziono tu około 35.000 Polaków, przeciwstawiających się komunistycznemu zniewoleniu. Spośród 515 wydanych wyroków śmierci życie straciło 333 osoby. Po likwidacji więzienia w 1954 r. i przeprowadzeniu prac remontowych zamek przeznaczono na cele kultury. Od 1957 roku jest siedzibą główną Muzeum Lubelskiego, założonego w 1906 r.