Будівництво луцьких замків велося у кілька будівельних періодів, які охоплюють цегляну історію будівництва, до якої на місці цих замків існував дерев'яний дитинець.
Укріплене велике поселення на місці теперішнього замку розташовувалося на острові серед боліт з Х ст. Укріплення були дерев'яними й охоплювали майже весь острів. Наприкінці XI ст. починається спорудження валу у кілька етапів. Спочатку висота валу сягала 1 м. А згодом доросла до 3 м. На цьому валу і по всій території острова з'явилися нові потужні дерев'яні укріплення, які мали вигляд складних рублених конструкцій на зразок городень із заборолами. Дитинець витримував тривалі і важкі облоги. У 1150 р. полки Юрія Довгорукого оточили Лучеськ (тодішня назва Луцька) на 6 тижнів, але так і не змогли його взяти. У 1175–1180 р. посеред дитинця будується мурована церква Івана Богослова. В цей час дитинець формувався як князівський двір — головна резиденція князя. Тут проживала князівська сім'я, різні урядовці. У 1259 р. місто не витримало облоги хана Куремси. І вже через два роки князь Василько Романович на вимогу ханського воєводи Бурундая розібрав укріплення Луцька. Отже деякий час укріплень не було взагалі. Та з послабленням залежності Волині від Золотої Орди на початку XIV ст. дерев'яні укріплення відновилися в повному обсязі
У 1331 році син Великого князя литовського Гедиміна Любарт одружився із дочкою Великого князя Галицько-Волинського князівства Андрія II Юрійовича Агрипіною. У 1340 році він став королем Русі (Великим князем Галицько-Волинського князівства).
Десь у той час починаються масштабні роботи із реконструкції укріплень.
Точної дати встановити неможливо, але є підстави вважати, що будівництво мурованого замку почалося не раніше середини століття[9].
Проте будівництво не обмежувалося лише самим замком.Була споруджена дамба з метою підвищення рівня води навколо князівської резиденції, підйомний міст над ровом перед вежею. Саме ж будівництво з цегли велося за межами тісного дитинця навколо однієї з його стін. Таким чином, площа дитинця могла бути розширеною. Цегла з розмірами 28—30 см х 12,5—15 см х 7,5—9 см викладена у техніці готичної кладки. Так було збудовано вежу, князівський палац і західну стіну (див. мал.). Це склало перший будівельний період. Хронологічні рамки цього періоду логічно вважати 1352—1366 р. — час від укладення перемир'я з Казимиром III до початку бойових дій (тут і далі хронологічні рамки будівельних періодів подаються за авторством Троневича П.
У 1366 р. внаслідок втрати столичного міста Володимира Любарт переносить столицю до Луцька і таким чином остаточно утверджується тут. Одразу ж починаються подальші масштабні роботи із реконструкції укріплень. У цей період окольне місто, яке за давньоруською традицією розташовувалося поряд (навколо) дитинця, розбудовується в поки що дерев'яний Окольний замок з городнями і оборонними вежами. Його територія забудовується дворами наближених до Любарта урядовців, єпископів та іншої знаті. А власне міське суспільство витісняється за межі Окольного замку. У 1370 році помер Казимир і війна припинилася.
З цього часу фортифікаційні реконструкції в Луцьку продовжилися. В'їзна вежа підвищилася на один ярус, над нею влаштували шатровий дах. Більше половини північної стіни замінили цегляними мурами. Те саме стосується східної стіни. Була закладена Стирова вежа з аналогічними В'їзній контрфорсами на зовнішніх кутах.Вежа була вимурувана тільки на рівень з оборонними мурами. Використовувана цегла була більш наближеною до єдиного стандарту, кращою на випал та з кращої сировини. Для того, щоб фундамент не зсовувався з валу, будівельники використовували вирівнювання у вигляді ступінчатих терас. Крім того, вони використовували фірмовий знак — тонкі прорізи на швах розчину між цеглинами. Таким чином, візуально легко визначити, яка саме частина мурів була зведена в цей час. Всі ці зміни становлять другий будівельний період. Закінчився він у 1385 р. зі смертю Любарта. Так, у двох замках — Верхньому та Окольному — зосередилися всі органи управління Волинським князівством: законодавчі, виконавчі, судові, церковні. Це також був престижний район проживання, де мали власність лише багаті міщани, представники влади та духовенство. Проте потужно розвинене в економічному і культурному плані міське суспільство не відчуло в цьому негативних наслідків. Будівництво за межами замків хоч і було дерев'яним, але набагато масштабнішим та монументальнішим.
Після смерті Любарта Великим князем стає його син Федір Любартович. Але він не мав прав на луцьке князювання, позаяк був сином не першої дружини Любарта. У 1387 р. литовський князь Вітовт разом із сім'єю, князями, боярами осів у Луцьку. З 1392 р. Луцьке князівство переходить до нього навічно, в цей же час він став Великим князем литовським. Вітовт надавав великої уваги Луцьку. Він часто перебував у місті, включив його у сферу великокнязівської політики. За його правління Луцьк мав статус неофіційної південної столиці Литви. Звісно, це мало своє велике значення для замків, особливо Верхнього, резиденції Великого князя.
На час князювання Вітовта припадає третій будівельний період, який реалізовувався у кілька етапів. Загалом наслідком його стало те, що уже весь Верхній замок постав у цеглі: північна стіна і східна домурувалися, а в місці їхнього стику звели Владичу вежу. Всі три вежі накрили ґонтом. Владича вежа на відміну від інших була зведена за один прийом. Характер кладки, розміри цегли вказують на повну ідентичність з замком Вітовта у Гродно, що вказує на роботу однієї бригади майстрів у цих містах. Також на території замку знаходився князівський палац, який згодом, як замок, став королівською власністю. Як відомо з документів, у середині ХVI ст. на місці старого почалося будівництво нового палацу з використанням італійських (слід думати — ренесансних) архітектурних елементів. Палац був прибудований до в'їзної вежі і мав довжину 28, ширину 6, а висоту 10 саженів. Над південною частиною залишків палацу було споруджено приміщення судової канцелярії, про яке вперше згадується 1789 р. У 1427 році Вітовт отримав буллу від Папи Римського Мартіна V про перенесення кафедри із Володимира до Луцька. Тому ще у 1425 році в Окольному замку почалося будівництво дерев'яного костелу Святої Трійці. Через два роки він був завершений. У 1429 р. в мурах замку, а саме у князівському палаці, відбувся з'їзд європейських монархів, де серед інших питань розглядалася можливість коронування Вітовта на литовську корону. Це загострило відносини з Польським королівством. Але дуже скоро Вітовт помер, так і не ставши королем. А важкий спадок непростих відносин з Польщею перейшов до його наступника Свидригайла.
Через два роки після з'їзду почалася Луцька війна. Коронне військо оточило замок і кілька тижнів тримало його в облозі. Захист замків покладався на воєводу Юршу. Врешті, коронне військо було змушене відступити, зазнавши великих втрат. Замок витримав оборону. Складна політична ситуація призвела до того, що Литва розділилася на два князівства — власне Литовське на чолі зі Сигізмундом Кейстутович та Луцьке (Руське) — зі Свидригайлом. В серпні 1434 року, досі прихильник Свидригайла, староста — князь Олександр Нос — віддав Луцький замок князю Сигізмунду Кейстутовичу. Старостою той призначив Івана Гаштольда. У 1436 р. замок витримав облогу військами Сигізмунда. Потім замок перейшов до Свидригайла, наприкінці 1438 чи на початку 1439 — знову до Сигізмунда Кейстутовича. Замок потребував подальшої модернізації.Під кінець життя Свидригайла проводилися будівельні роботи у Верхньому замку, які склали четвертий будівельний період.
У цей час стіни замку були нарощені, був закладений додатковий ряд аркоподібних бійниць для вогнепальної зброї. Також було встановлено додатковий ярус дерев'яних галерей для обслуговування нових бійниць. Стирову башту було домуровано до рівня двох інших. Деякий час цю вежу називали Свидригайловою. Таким чином, спорудження Верхнього замку в цеглі було завершено. Роботи наступних будівельних періодів не сильно змінили образ твердині. Зважаючи на велику архітектурну подібність із замком у Черську, існує думка про вплив прусської фортифікаційної думки на будівничих Верхнього замку.
У 1473 р. Окольний замок на відміну від Верхнього залишався дерев'яним. Венеціанський посол Амвросій Контріані відзначав його міцність. Проте в другій половині XV ст. загострилася небезпека від турецько-татарських набігів і його міцності виявилося недостатньо. У 1500 і 1502 р. Луцьк постраждав від нападу орди. Турки пробиралися і глибше на Полісся, у Литву і Польщу. Постала нагальна потреба для якнайміцнішого укріплення волинських замків. Вже з 1502 р. починаються масштабні роботи в Луцьку. Спочатку було виготовлено 240 000 штук цегли, згодом ще 70 000. На оплату найманим робітникам для мурування було витрачено 215 коп грошей, на різні матеріали для роботи та інші витрати — ще 384 кіп. У наступні роки було витрачено ще більше грошей. Дерев'яні городні Окольного замку почали замінювати на цегляні мури.Товщина стін становила 1,7—2 м.
Система кладки — готична орнаментна. Проте виготовленої цегли було недостатньо для повної реконструкції Окольника. Незавершена частина замку зводилася у дереві. Роботи проводилися за рахунок митних надходжень. У наступні десятиліття відбувалося незначне завершення реконструкції Окольного замку. Так, муровані вежі отримали такі ж накриття, як вежі у Верхньому замку. Таким чином, із восьми веж Окольника 4 були мурованими: Чарторийських, Свинюська, Івана підскарбія, Четвертинських та інших князів, Архімандрича, — а 4 (зі сторони заселених пагорбів міських околиць) дерев'яними: Воротня, Перемильська, Пінська, Владик волинських.
Повторне надання Луцьку магдебурзького права у 1497 р. створило нову правову атмосферу. Місто вже не належало замку, воно отримало свої суд і керівництво у вигляді двох колегій: Лави на чолі з війтом та Ради на чолі з бурмистром. Колегії засідали у міській ратуші. Це негативно вплинуло на економічне становище Замку, оскільки таким шляхом він зменшив свої феодальні володіння і права. На чолі Замку продовжував залишатися староста. Його влада на міщан поширювалася в основному тією мірою, що він був військовим начальником всієї фортифікаційної системи міста, яка включала як замки так і численні паркани, оборонні кільця міста. Проте це давало можливість і в економічному плані утискати міщан. Замок же функціонував за рахунок сіл, які йому належали. У 1552 р. після практики роздачі сіл шляхті за якісь заслуги їх було всього 8. Так, у цих селах були заготовлені окремі двори на випадок приїзду великого князя, іноземних послів та інших гостей. Поруч з такими дворами жили люди, які те все обслуговували. Двори утримувалися на повинностях селян замкової волості. Гончарі задовольняли потребу в посуді, теслі виконували ремонтні роботи в замку. Кожен вид діяльності, фахова справа у залежних від Замку селян обкладався відробітковою, натуральною і грошовою формою податку. Таким чином, доходи від цих сіл ішли на утримання адміністративного апарату і ведення замкового господарства.
Судочинство належало до компетенції луцького замкового уряду. Юрисдикція суду поширювалася на повіт, на волинську шляхту, іноді на все воєводство, а в окремих випадках на кілька воєводств. До реформ Литовських статутів діяло два замкові суди: очолюваний старостою гродський, який займався усіма справами, та апеляційний суд маршалка Волинської землі. Після Литовського статуту 1566 р. структура суду стала більш розгалуженою та профільованою. Засідання усіх судів відбувалися у кімнатах Верхнього замку, або в кафедральному соборі Івана Богослова. Отже, суд ділився на гродський, земський, підкоморський.
Упродовж XVI ст. замкова територія була досить забудованою і містила зовсім мало вільного місця. Ілюстрації дають опис споруд, які знаходилися на території, описи дворів та їх власників. Головними частинами Верхнього замку були владичий двір, собор з цвинтарем та князівська територія, на якій стояв палац. Вся ж територія містила такі споруди (див. план): 1. Князівський палац, 2,3. Королівські будинки, 4. Сходи на В'їзну вежу, 5. Світлиця, 6,7. Кухні, 8. Повітка (пушкарня), 9. Тарас (в'язниця), 10. Будинок з сіньми, 11. Льох, 12. Кафедральний собор Івана богослова, 13. Паркан владичого двору, 14. Будинок з келією, 15. Велика дерев'яна дзвіниця, 16. Будинок, 17. Сходи до вежі Владичої, 18. Лазня, 19. Дім владичий з мансардою, 20. Мала дзвіниця, 21. Підвал, 22. Цвинтар.
Територія Окольного замку була щільно зайнята шляхетськими дворами, яких усередині століття було більше 50. На території було 3 вузькі вулички, на яких стояло кілька православних церков та кафедральний костел Святої Трійці. Тут проживали різні урядовці та духовенство. Біля підйомного мосту, який вів до Воротньої вежі Верхнього замку знаходилася дерев'яна вежа Окольного замку Всіх владик волинських. Вона використовувалася для допиту злочинців, яких засуджував гродський суд. Біля вежі було місце, де страчували засуджених на горло.
Попри велику військову загрозу оборонна здатність Луцького замку впродовж другої половини XVI ст. знижувалася. На це вказують люстрації та інвентарі замку. Основною причиною такого занепаду є те, що на цей час Луцьк уже не був прикордонним містом, тобто відпала потреба у великій озброєності, і замок вже не був у центрі політичного життя королівства. Крім того, значне поширення артилерії зменшило роль замків під час військових дій. Ще однією причиною занепаду оборонної функції усіх державних замків узагалі є зловживання старост та урядників, які привласнювали кошти, призначені на їх утримання [30].
Це давало свої негативні наслідки. Так, у 1595 р. козаки Северина Наливайка захопили Луцьк і стягнули велику контрибуцію. Отже функції замку із оборонних звузилися лише в адміністративно-судові та духовні.
У середині XVII ст. роль замків ще більше зменшилася і у 1652 р. волинські посли на варшавському сеймі отримали інструкції щодо зміцнення обори міст узагалі, а не тільки замків. Люстрація 1658 р. фіксує Луцькі замки такими, що вимагають реконструкції: башти стояли непокриті, зброї не було ніякої, окрім двох гармат. Натомість економічне становище поліпшилося — відбулося повернення села Голишів, отримання податків з перевозів на річці Стир, міська капщизна, торговий податок та інше. Загалом сума доходу становила 995 флоринів на рік, із яких після видатків на утримання замку залишалося 750 флоринів на рік.
Ці гроші і пішли на реставраційні роботи 1667 р. Стирова та В'їзна вежі були добудовані ще одним ярусом, реставровано мури між В'їзною та Владичою, в західній половині північного муру над нижнім рядом аркових далекобійних бійниць було влаштовано ряд з чергуванням щілиноподібних та аркових бійниць ближнього бою. Ці зміни склали п'ятий будівельний період. Окольний замок також не стояв у запустінні. Ще на початку XVII ст. відбулися великі зміни. Староста луцький Радзивілл Альбрехт Станіслав подарував ордену св. Бригіти свій палац, який розташовувався у південній частині Окольного замку. Після цього орден почав активну перебудову палацу і доповнення його келіями з костелом. Новий корпус замінив собою частину мурів замку (див. ілюстрацію). Те саме відбулося і зі шматком стіни, який із півдня примикав до В'їзної вежі Окольного замку. Орден єзуїтів, що прибув до Луцька у той час, почав зводити ренесансний костел. Трохи пізніше за ним був збудований колегіум, західна стіна якого замінила частину мурів Окольного замку. Південна стіна костелу і колегіуму мають бійниці — таким чином оборонна функція замку не була порушена.
У XVIII ст. замок застали деякі трансформації. По-перше, як видно з ілюстрацій і описів, замок практично втратив оборонну функцію. По-друге, внаслідок жорсткої релігійної боротьби замок уже не міг бути стабільною духовною столицею Волині, оскільки православна кафедра Івана Богослова переходила то греко-католикам то православним, а згодом і взагалі згоріла без відновлення, а католицька кафедра Святої Трійці також не могла бути відновленою після пожежі 1781. Хоча кафедру перенесли до сусіднього костелу Петра і Павла, та наближення поділів Польщі, а особливо третього, уже похитнуло міць католицизму на Волині.
І якщо на початку і в середині століття замок ще відігравав значення адміністративного, судового і духовного центру, то на кінець століття занепадницькі тенденції посилилися, похитнувши становище. Це саме стосується і фізичного стану обох замків. Так, люстратори 1765 р. вже не відмітили князівського палацу, на законсервовані гродські книги у Стировій вежі протікала дощова вода, зброї не було ніякої. Окольний же замок мав ще досить добрі мури. Він на цей час вже іменується пригродком, а його територія прирівнюється до звичайної міської. Причиною такого є те, що по-перше, весь Луцьк на той час був укріпленою фортецею, що деякою мірою зрівнювало привілейовану замкову територію з власне міською, по-друге, цьому сприяв ріст значимості міського населення, яке наближалося до шляхетського стану. Після пожежі 1781 р. замки вимагали реконструкції, тож староста Юзеф Клеменс Чарторийський почав перебудови. В'їзна вежа Верхнього замку дещо змінила обличчя. Входи, які розташовувалися високо над майданом, було замуровано. Натомість частину валу забрали і зробили один великий вхід до замку у цоколі вежі. Тобто вхід суттєво понизили. Збудували новий мурований міст зі склепінчастою аркадою. Саму вежу підсилили потужними контрфорсами так, що старі контрфорси частково увійшли до нових. Частково на місці князівського палацу збудовано приміщення канцелярії, куди перенесли архівні судові книги із кафедри Івана Богослова, оскільки та згоріла. Мури Окольника постраждали від вогню дуже сильно. Після цього три з чотирьох веж почали розбирати. Фактично, Окольний замок як замок припинив своє існування. А поняття «Луцький замок» стало стосуватися лише Верхнього. Ці події та роботи склали шостий будівельний період, який сформував обличчя Верхнього замку таким, який він дійшов до сьогодні.
Після третього поділу Польщі Луцьк опинився у складі Російської імперії. Внаслідок лояльного ставлення царів до поляків та новоприєднаних територій тут певний час продовжували діяти Литовський статут, земський та підкоморський суди, збиралися сеймики. Крім того, відновилося луцьке греко-католицьке єпископство, кафедра якого розміщувалася у соборі св. Дмитрія на території колишнього Окольного замку. У замковій канцелярії продовжував працювати регент судових актів Яків Коженьовський. Він працював над складанням реєстру документів, зібраних упродовж останніх трьох століть у замкових архівах. У 1807 р. на терені Верхнього замку була збудована повітова скарбниця. Проте автономія Волині тривала недовго і вже у 1840 остаточно була скасована прадавня система судоустрою, а греко-католицьку церкву ліквідували, приєднавши її офіційно до православної. Діяльність замку як такого була припинена. Його територія на будівлі вважалися звичайною міською територією.
З цього часу замок використовується переважно як архів, житло та пожежна служба. Після пожежі 1845 р., під час якої згоріли більшість луцьких костелів та монастирів, обвуглені мури замку розтягалися на будівельний матеріал. Верхом негативних тенденцій було видання у 1863 р. «височайшего повеления» про розібрання вежі та мурів замку на будівельний матеріал. За В'їзну башту на аукціонних торгах дали 373 крб. І колись величну твердиню Луцька почали розбирати на матеріал. Проте це виявилося не так легко. Адже навіть після стількох століть міцність споруди була досить високою. Замок розбирався дуже повільно. Знищити вдалося лише частинку муру біля В'їзної вежі, а саму вежу не змогли розібрати навіть частково. Міцність замку врятувала його і в цьому столітті. Наступного року київська технічна комісія прийшла до висновку, що мури не перебувають в аварійному стані, більше того, їх варто зберегти як історичну пам'ятку. Замку дали спокій. Він став привертати до себе значну увагу художників, письменників, шанувальників старовини. У другій половині XIX ст. було зроблено чимало малюнків, гравюр, які зображали мальовничі руїни, написано багато статей та розвідок з історії замку і міста в цілому. Ось як писав про замок волинський польський письменник того часу Юзеф Крашевський:
Захоплювалася величними мурами і Леся Українка в поезії «Волинські спогади»:
У 1887–1890 р. було виділено 623 крб. на відновлювальні роботи в замку. Проломи у стінах замурували, Воротню вежу стягнули металом. Однак аттик на цій вежі розібрали, бо він перебував в аварійному стані. У наступні десятиліття кілька комісій відмічали вкрай поганий стан мурів і башт, які загрожували падінням. Були розроблені проекти К.Іваницького, а потім і К.Тележинського про рятівну реставрацію. Проте грошей не було виділено. Врешті-решт прилегла до В'їзної вежі частина стіни зі сходами завалилася. Але це вже нікого не турбувало, бо вирувала Перша світова війна, а імперія припинила своє існування.
У 2011 році за підсумками акції «Сім чудес України» Верхній замок зайняв перше місце.