Grundsteinlegung im 14. Jh.
An der Stelle, an der sich heute Schloss Frankenhausen erhebt, stand bis ungefähr 1533 ein Vorgängerbau, dessen Aussehen wir nicht kennen. Dieser Vorgängerbau wurde im Bauernkrieg, im April 1525, gestürmt, geplündert und dabei baulich in Mitleidenschaft gezogen. Die wahrscheinlich burgartige Anlage wurde dabei als Schloss bezeichnet. Eigentümer von Stadt, burgartiger Anlage und Umland waren die Grafen von Schwarzburg.
a) Frauenkirche, b) Frauentor, e) Rathaus, f) Erfurter Tor, g) Schloss, h) Kloster
Der Name eines der ältesten Adelsgeschlechter Thüringens verbindet sich mit einer ihrer Stammburgen, der Schwarzburg bei Rudolstadt im Thüringer Wald. Im 14. Jahrhundert legten sie den Grundstein zur Ausbildung eines zweiten Herrschaftsgebietes in Nordthüringen. Im Jahre 1539 ging die Stadt Frankenhausen zunächst pfandweise, im darauffolgenden Jahr endgültig aus dem Besitz der Grafen von Beichlingen in denjenigen der Grafen von Schwarzburg über. Welchen Anteil an Errichtung und Ausbau des Vorgängerbaues eines der beiden Adelsgeschlechter besaß, ist nicht überliefert.
Die Baugeschichte des heutigen Schloss Frankenhausen begann 1533. In diesem Jahre teilten die Brüder, Graf Günther XL. (geb. 1499, reg. 1526 - 1552) und Graf Heinrich XXXIV. (gest. 1537, reg. 1533 - 1537), ihr väterliches Erbe. Graf Günther XL. erhielt den Herrschaftsbereich Sondershausen, Heinrich XXXIV. Frankenhausen. Sowohl Graf Günther als auch Graf Heinrich entschlossen sich, anstatt der Wiederherstellung der burgartigen Anlagen in Sondershausen und Frankenhausen, jeweils ein Renaissanceschloss zu errichten. Durch den frühen Tod Graf Heinrich XXXIV. im Jahre 1537 wurde der Schlossbau unterbrochen. Sein Bruder und Erbe, Graf Günther XL. konzentrierte sich voll und ganz auf den Schlossbau in Sondershausen, der im Jahre seines Todes, 1552, als abgeschlossen galt. Erst sein Sohn und Erbe im Besitz Frankenhausens, Graf Wilhelm von Schwarzburg-Frankenhausen (1534 - 1598, reg. 1560/71-1598), ließ zwischen 1571 und 1598 wieder umfassend am Schloss bauen. Innerhalb des Schlossareals, dass er durch eine Mauer einfassen ließ, entstanden eine Kanzlei, ein Marstall, eine Gärtnerei und eine Schlosskapelle. Fast das gesamte einflüglige Renaissanceschloss fiel 1689 - mit Ausnahme der Schlosskapelle - einem verheerenden Stadtbrand zum Opfer.
Sachlich, schlichter Neubau
Den zwischen 1694 und 1704 durchgeführten Wiederaufbau leitete der Baumeister Johann Moritz Richter der Jüngere (1647 - 1705). Aus einer der bedeutendsten thüringischen Baumeister- und Künstlerfamilie seiner Zeit stammend, errichtete er auf Wunsch seines Auftraggebers und Bauherrn, Graf Albert Anton von Schwarzburg–Rudolstadt (1641 - 1710, reg. 1662 - 1710), auf den Fundamenten des alten Schlosses einen sachlich, schlichten Neubau. Zukünftig diente das Schloss weniger als Wohnschloss der Grafen bzw. ab 1710 Fürsten des Hauses Schwarzburg, sondern weit mehr zur Unterbringung von Behörden. Von lokalen Beschädigungen (Blitzeinschlag 1789 im Dachgeschoss) und Umbauten an der südlichen Westfassade abgesehen, blieb das Gebäude bis ins 20. Jahrhundert fast völlig unverändert erhalten.
Nach Ende der Monarchie und Abdankung von Fürst Günther Viktor (1852 - 1925, reg. 1890 - 1918) am 23. November 1918 ging das Schloss zunächst in die Verwaltung des Freistaates Schwarzburg–Rudolstadt über. Eine verhältnismäßig schnelle Einigung zwischen dem fürstlichen Haus Schwarzburg und der Landesregierung und dem Landtag des Freistaates Schwarzburg-Rudolstadt mündeten am 15. März 1919 in die Errichtung der »Günther-Stiftung für die Unterherrschaft des Freistaates Schwarzburg-Rudolstadt«.
Das ehemalige »Residenzschloss zu Frankenhausen mit Schlossgarten und Nebengebäuden« wurden dem Stiftungsvermögen zugeeignet. Die unter Einbeziehung des Freistaates Schwarzburg-Rudolstadt vollzogene Bildung des Landes Thüringen zum 01. Mai 1920 führte am 01. April 1923 zur Übernahme des Stiftungsvermögens in die Verantwortung des Landes Thüringen. Zu diesem Zeitpunkt waren im Schloss das Amtsgericht für den Amtsgerichtsbezirk Frankenhausen, ein Heimatmuseum, die Kreisbücherei und zeitweilig die Wohnung des Landrates untergebracht. Die Räumlichkeiten im Schloss wurden den jeweiligen Zweckbestimmungen baulich angepasst.
Mitte der 30er Jahre bis nach Beendigung des Zweiten Weltkrieges befand sich das Schloss vorübergehend im Besitz des Reiches, um dann wieder in den Besitz des Landes Thüringen und dann der Stadt Bad Frankenhausen überzugehen. An Stelle des Amtsgerichts nahm das Schloss nun eine Sonderschule in den Räumlichkeiten auf. Zudem bewohnten einige Familien Räumlichkeiten im Dachgeschoss und in der Schlosskapelle. Museumsleiterin Liselotte Pflaumbaum (Leiterin 1953-1980) wohnte bis 1973 im Schloss.
Von Sommer 1973 bis Mai 1975 wurde das Schloss umfangreichen Umbau- und Sanierungsarbeiten unterzogen. Die Schlosskapelle an der Nordseite wurde abgerissen. Das umgesetzte Konzept zielte ausschließlich auf eine museale und kulturelle Nutzung. Darin eingeschlossen die Einrichtung eines Schlosscafes. Auch das erste Jahrzehnt des neuen Jahrtausends hielt für die Baugeschichte von Schloss Frankenhausen umfangreiche Veränderungen bereit.
Nachdem der Bauzustand des Risalits, der das gesamte Treppenhaus in sich barg, als bedenklich eingestuft wurde, erfolgte ab Juli 2009 seine Abtragung. An seiner Stelle entstand ein wesentlich größerer Ersatzneubau, der am 30. November 2010 seiner Bestimmung übergeben wurde. Mit dem keinesfalls unumstrittenen Neubau besitzt das Schloss erstmals einen barrierefreien Zugang ab Höhe Straßenniveau sowie einen Fahrstuhl zu allen Ebenen des Gebäudes.