Луцкий замок был построен литовским князем Любартом, в Восточную Волынь его прислал брат, Великий князь Литовский Гедемин, в 1316-ом году в качестве наместника. Замок был основан на месте былого детинца, стоявшего на возвышенности в месте слияния рек Стир и Малый Глушец.
Изначально при строительстве Любарт увеличил его территорию в западном направлении на 4-5 метров. В плане Луцкий замок был неправильной формы, конфигурация ее была обусловлена возвышенностью, на которой он стоял. Замена деревянных стен детинца на каменные происходила в несколько этапов.
Во время первого этапа, в период с 1352 по 1366-ой год, была построена башня-ворота площадью 11,5 х 11,5 метров и выстой 22 метра с прилегающим к ней дворцом и каменной стеной. На втором этапе, 1370-1385 гг., въездную башню увеличили на один ярус, завершающегося зубцами. Была также наполовину выстроена вторая Стырова башня и два проема каменной стены. Третий же этап строительства Луцкого замка происходил уже во время правления Великого князя Литовского Витовта, который выбрал Луцк в качестве своей неофициальной южной столицы. В этот период построили третью каменную Владычью башню, в плане 7,5 х 7,5 метров и высотой 16 метров, и завершили возведение каменных стен.
В 1429 году в Луцком замке проходил съезд европейских монархов, на котором обсуждался вопрос коронации Витовта, а также проблемы международных отношений. Потом замок стал резиденцией Свидригайло, прожившего тут до своей смерти в 1452-ом году. Тогда же, по его приказу, была возведена Стырова башня, имевшая в плане размер 9 х 9 метров и высоту 20 метров, а на стенах пристроили дополнительный ярус боевой галереи для удобства стрельбы из огнестрельного оружия.
После того, как Луцкий замок полностью стал каменным, он не раз выдерживал осады. Первая из которых случилась всего лишь спустя два года после того, как в замке прошел съезд европейских монархов. В то время в ВКЛ, после смерти Витовта, шла война за власть между Свидригайло и Сигизмундом Кейстутовичем. Замок смог выдержать двухнедельную осаду войска польского, которое приняло сторону Сигизмунда Кейстутовича.
К середине XVI века территория замка была достаточна застроена, на ней находились следующие постройки: княжеский дворец, королевские дома, светлица, кухни, пушкарня, тюрьма, погреб, кафедральный собор Иоанна Богослова, баня, владычий дом с мансардой, малая колокольня, подвал и кладбище.
В XVII веке Луцкий замок снова достраивался. На этом этапе возвели ещё по одному дополнительному ярусу на Стыровой и Владычьей башнях, а между последней и Въездной были отреставрированы крепостные стены. Дополнительно же на западной стене были надстроены бойницы для ближнего боя. Хотя реконструкция замка и была произведена, он сам к этому времени уже не имел такого важного оборонительного значения как раньше.
К XVIII веку замок пережил несколько пожаров. Один из них случился в 1781 году, тогда за восстановление замка взялся староста Юзеф Клеменс Чарторыйский. Вход во въездной башне был замурован, а новый проход был сделан чуть ниже, через бывшее подвальное помещение. Подобная реконструкция стала возможной потому, что часть вала возле Въездной башни убрали. Также был построен новый каменный мост со сводчатой аркой.
К середине XIX века Луцкий замок, на тот момент уже входивший в состав Российской империи после раздела Речи Посполитой, вновь пережил пожар, однако вместо реконструкции местные жители растащили камни со стен замка на строительные материалы. А кроме этого, в 1863 г. было издано «высочайшее повеление» о разборке на строительные материалы башень и стен замка. Но разобрать его оказалось не так уже и легко, даже спустя века прочность сооружений оказалась достаточно высокой. В итоге разбиралось все очень медленно и разрушить удалось лишь только часть стены возле въездной башни. Замок, благодаря своей прочности, снова выстоял, и спустя год его оставили в покое, признав историческим памятником, который надо сохранить. А к концу XIX века его вновь начали реставрировать, но из за недостатка финансирования успели всего лишь замуровать бреши в стенах и стянуть металлом воротную башню.
В следующем XX веке Луцкий замок пережил Первую мировую войну, и, после вхождения Волыни в состав Польши, в 1921 году начались работы по реконструкции замка. За этот период до начала Второй мировой войны успели укрепить Въездную и Владычью башню, сделать железобетонные перекрытия нижних ярусов и накрыть Стырову башню.
После окончания Второй мировой войны Волынь вошла в состав СССР, и в 1963 году Луцкий замок был признан памятником архитектуры, который находился под охраной государства.
В замке вновь начались реставрационные работы, и в период с 1960-х по 1970-е была укреплена стена между Въездной башней и канцелярией, восстановлены межъярусные перекрытия и деревянные боевые галереи на стенах. Все утраченные элементы были заменены на новые, чтобы воссоздать прежний вид замка. К 1985 году здесь создали историко-культурный заповедник «Старый Луцк», в состав которого входит территория старого города с замком и другими объектами.