Předchůdcem dnešního raně barokního zámku byl středověký hrad, založený v polovině 13. století Havlem z rodu Markvarticů. Havel z Lemberka působil na dvoře krále Václava I. a jeho syna Přemysla Otakara II. Jeho manželka Zdislava z Lemberka pocházela z Křižanova na Moravě a do širšího podvědomí veřejnosti se dostala v roce 1995, kdy byla prohlášena
Svatým otcem Janem Pavlem II. za svatou.

Nejstarší dochovanou částí hradu je hlavní věž. Přesnou podobu a polohu hradu se nepodařilo zjistit ani při archeologickém průzkumu v roce 1994. Páni z Lemberka vlastnili hrad až do konce 14. století.
V 15. století během husitských válek se majitelé často střídali, převážně z řad lužické a saské šlechty. Hrad postupně ztrácel svůj raně gotický vzhled a přestavoval se na renesanční zámek.  Roku 1550 zdědil lemberské panství Jindřich Kurzbach z Trachenberka. Nastalo období klidu a hospodářského rozvoje. Osadil zpustlé vsi novými poddanými, založil a přikoupil další vsi, zřídil nové mlýny, pily, hamry i pivovar.

K další renesanční přestavbě došlo na počátku 17. století, kdy již zámek s panstvím patřil pánům z Donína. Budova byla zvýšena o druhé patro a pokryta tzv. psaníčkovým sgrafitem. Za pánů z Donína kolem roku 1610 byl zhotoven v hlavním sále dřevěný kazetový strop s malovanými náměty zvířecích bajek. Odtud dostal sál název „bajkový“. Po roce 1620 získal panství Albrecht z Valdštejna a po jeho smrti v roce 1634 přešel majetek na Jana Rudolfa Bredu. Bredové v letech 1660–1680 zvali do země umělce a stavitele z Nizozemí a Itálie a nechali zámek přestavět do barokní podoby. V těchto letech dostal Lemberk svou současnou podobu a především bohatou štukovou výzdobu.

Ve stejné době byl poblíž zámku vystavěn Bredovský letohrádek se zahradou sloužící kratochvílím panstva. Po smrti Kryštofa Rudolfa Bredy v roce 1680 byly stavební práce zastaveny a již nikdy nebyly obnoveny. V roce 1726 získali celé panství od Bredů Gallasové, následně Clam-Gallasové, kteří ho používali jako své venkovské sídlo.

Během sedmileté války byl zámek značně poničen. V roce 1758 byl zřízen na Lemberku přímo v bajkovém sále polní lazaret pro vojáky raněné v bitvě u Hochkirku. V důsledku nedostatku léků
a špatného zásobování zde zemřelo více než 1000 mužů. Ti jsou pohřbeni v lese nedaleko zámku
a místo dnes připomíná dřevěný kříž.

Během 19. století došlo na Lemberku k drobným stavebním úpravám. Clam-Gallasové nechali především vyměnit všechna okna, dveře, kachlová kamna a opravit sochařskou výzdobu v Bredovské zahradě. Prázdné prostranství u zahrady darovali obci k postavení školy,
která svému účelu sloužila do roku 1879.

Po smrti posledního mužského potomka Františka Clam-Gallase přešel Lemberk na jednu z jeho dcer princeznu Gabrielu Auerspergovou. V roce 1945 dekretem č. 12 prezidenta Edvarda Beneše byl zámek zestátněn. Zemský národní výbor v Praze zavedl nad velkostatkem Lemberk národní správu
a jmenoval Jana Urbana z Komárova u Hořovic národním správcem.

V červnu roku 1951 byla Národní kulturní komisí v prostorách zámku instalována expozice „Bytové kultury“ ve spolupráci s Uměleckoprůmyslovým muzeem v Praze. To také převzalo do své správy
a úschovy většinu původního zámeckého mobiliáře na základě zákona č. 137/1946 Sb. Expozice ukazovala jednotlivé slohové styly, tak jak se odrážely v bytové kultuře a výtvarné výzdobě od pozdní gotiky po secesi. Autorem projektu byl ředitel UPM v Praze Dr. Emanuel Poche.

V červenci roku 1971 došlo ke zřícení korunní římsy v délce cca 10 m na západním křídlem zámku. Zdivo se zřítilo do nádvoří v době, kdy zámkem procházela skupina návštěvníků. Zámek byl dočasně uzavřen
a byla provedena statická kontrola objektu. Bylo zjištěno, že většina dřevěných krovů a prvků je napadena dřevokaznou houbou a je narušena statika jednotlivých zámeckých budov. Bylo rozhodnuto zámek pro veřejnost uzavřít a provést generální rekonstrukci objektu. Okresní národní výbor v České Lípě nejprve musel vytvořit finanční zdroje pro tak rozsáhlou rekonstrukci. Byly vypracovány studie
na budoucí využití prostor a zpracována projektová dokumentace. Stavební činnost začala v roce 1979. Komplex budov byl staticky zajištěn, všechny napadené krovy byly ošetřeny nebo vyměněny. Byla vyměněná i střešní krytina. Zapotřebí bylo udělat novou elektroinstalaci a vodoinstalaci v jednotlivých křídlech zámku. Na konci 80. let bylo započato s restaurátorskými pracemi na stropě v bajkovém sálu, v černé kuchyni a dalších místnostech.

Zámek Lemberk byl pro veřejnost opět otevřen v červenci roku 1992.