Zamek powstał w XIV wieku w południowo-zachodnim narożniku miasta lokacyjnego na miejscu, wzmiankowanej w 1365 roku, curii – dworu królewskiego. Według Janka z Czarnkowa inwestorem budowy był król Kazimierz Wielki. Informację tę powtarza także Jan Długosz. Zamek został zbudowany prawdopodobnie razem z murami miejskimi, wewnątrz ich obwodu, i z nimi też został zespolony. Był przeznaczony na rezydencję starosty królewskiego zarządzającego okolicznymi dobrami monarchy oraz okazjonalnie miejscem, w którym zatrzymywał się król podczas podróży przez kraj. Plan miasta z 1820 roku wskazuje, że zamek miał kształt prostokąta a w zachodnim narożniku zamku znajdowała się wieża. W XVI wieku zamek wzmiankuje się jako uszkodzony, co być może było związane z wcześniejszym pożarem miasta. W dokumencie datowanym na 20 stycznia 1551 r. zamek wymieniony jest jako własność króla Zygmunta Augusta. W 1599 roku po uzyskaniu zgody króla Zygmunta III Wazy wykonano nową bramę miejską w murach obronnych przebijając otwór od strony zamku na zewnątrz, a poprzez dziedziniec poprowadzono ulicę. Oznacza to, że w tym okresie nie przywiązywano już dużej wagi do jego funkcji militarnej i był to w tym czasie raczej już obiekt o charakterze administracyjnym. W lustracji zamku z 1620 roku wymieniono pozbawioną schodów Wieżę Szlachecką oraz kilka pomieszczeń w tym mieszkanie burgrabiego i kancelarię grodzką.
Zamek zniszczono w czasie potopu w 1655 roku, jednak nadal był później użytkowany. W XVIII wieku w wieży znajdowało się więzienie dla opoczyńskich mieszczan. W 1784 roku odbył się uroczysty wjazd do zamku starosty Jana Nepomucena Małachowskiego. W 1787 roku w sali sądowej na zamku owacyjnie powitano króla Stanisława Augusta Poniatowskiego. W tym samym roku przeprowadzono lustrację zabudowań zamkowych. Zabudowania zamkowe są jeszcze widoczne na planie miasta z 1820 roku, jednak rysunki z lat 1844-1846 wykonane przez Stanisława Chrząńskiego wskazują, że zamek był już wtedy ruiną. Obecnie na miejscu prawdopodobnie całkowicie rozebranego zamku znajduje się budynek dla władz powiatowych zbudowany po 1874 roku, który przebudowano w 1927 roku pod kierunkiem architekta Majewskiego w stylu renesansu polskiego ozdabiając go attykami, historyzującym portalem i herbem Odrowąż. Obiekt w okresie II Rzeczypospolitej był siedzibą starostwa powiatowego. W latach II wojny światowej Niemcy wyburzyli zachodnią część skrzydła południowego, rozbudowując drogę w kierunku Radomia. Od czasów II wojny światowej do lat 60. XX wieku mieścił się tu oddział zakaźny szpitala miejskiego. Od 1976 roku rozpoczęto adaptację obiektu na Muzeum Regionalne pod kierunkiem architekta J. Mackiewicza.