Podobnie jak w przypadku pozostałych zamczysk, tak i tu początki warowni sięgają zamierzchłych czasów i bardziej są domysłami naukowców niż w pełni potwierdzają to dokumenty pisane.

Do niedawna sądzono, że na wzgórzu zamkowym odkryto nieznaczne ślady wczesnośredniowiecznego grodziska. Założycielem pierwszego grodu, wedle legendy, był lechicki książę Wiesław, szwagier Popiela, który przybył w to miejsce z nadgoplańskich stron na czele uzbrojonej drużyny.


Prawdopodobnie drewniany zamek podupadł w XIII w. zniszczony w czasie najazdu czeskiego. Sądzi się, że ok. 1300 r. książę Władysław Łokietek ukrywał się w zwaliskach i podziemiach tego zamku przez wojskami króla czeskiego Wacława, a następnie przeniósł swoją kryjówkę do jednej z pobliskich jaskiń. (wg legendy do Groty Łokietka). Obecnie badacze tematu sądzą, że wzmianki o zamku "Wyszogród" identyfikowanym dotychczas z zamkiem ojcowskim mówiły faktycznie o drewnianym grodzisku na górze Okopy, które funkcjonowało co najmniej do poł. XIII w..
Natomiast za Kazimierza Wielkiego w 1 poł. XIV w. powstaje prawdopodobnie na surowym korzeniu zamek murowany, który mógł przejąć funkcję wspomnianego grodziska. Kazimierz Wielki na cześć swego ojca (Władysława Łokietka) nazwał go “castrum oczec” lub “Ociec u Skały” ustanawiając tu starostwo niegrodowe. Osiem okolicznych wsi utrzymywało twierdzę, zaś od XIV do XVI w. stale na zamku tym przebywała 100-osobowa załoga wojskowa. W l. 70-tych XIV w. pojawia się pierwsza wzmianka o zamku, w 1370 burgrabią był Zaklika. W 1380 wspomina się o castrum Ojcow, a w 1397 wspominany był kapelan na zamku ojcowskim Warcisław.
Na przełomie XIV i XV w. zamek stał się siedzibą starostów niegrodowych, który to tytuł utrzymał do końca XVIII w. Król Władysław IV nadał zamek i godność starosty Mikołajowi Korycińskiemu. Od XVI w. ojcowskie starostwo niegrodowe było praktycznie dziedziczone przez różne rody magnackie (m.in. Bonerów w XVI w., Myszkowskich pod k. XVI w., Korycińskich przez cały XVII w.).
W 1 poł. XVI w. zamek na krótko przeszedł w ręce prywatne, po czym ponownie powrócił do dóbr królewskich. W 1615 r. zamek rozbudowano i wyremontowano.
Pierwsza poł. XVII w. to okres największej świetności zamku. Zdobiły go m.in. marmury, polichromie, rzeźby, flamandzkie arrasy i wschodnie kobierce. Poza mostami i naturalnym ukształtowaniem terenu zamek jednak nie miał już żadnych cech obronnych, dlatego w 1655-57 został łatwo zdobyty i mocno zniszczony przez Szwedów, którzy zamienili go w magazyn broni i żywności.
Około 1660 roku wzniesiono nowy dom mieszkalny połączony z wieżą bramną. A po zniszczeniach potopu szwedzkiego odbudowany przez starostę Stefana Korycińskiego i później przez wdowę po nim.
W XVIII w. zamek ponownie przebudowano. Z pierwotnej fortyfikacji pozostała jedynie 8-boczna wieża, którą obniżono przy kolejnych przebudowach. Kolejnymi starostami zamku byli Lubieńscy i Załuscy. W XVIII wieku starosta Teofil Załuski gościł w ojcowskich murach Stanisława Augusta. Król najpierw zwiedził Jaskinię Ciemną, a potem w kaplicy zamkowej trzymał do chrztu córkę Teofila - Marię Salomeę. U podnóża zamku znajdował się wówczas folwark, a w samej twierdzy - rezydencja dla ekonoma, piekarnia, cztery chlewy, wozownia, browar, gorzelnia, karczma, młyn i tartak.
Po III rozbiorze Polski, będąc w posiadaniu władz rosyjskiego zaborcy zamek niszczał coraz bardziej. Rząd Królestwa sprzedał dobra dziedziczne wraz z zamkiem Konstantemu Walickiemu. W 1812 r. opuszczony przez ówczesnych właścicieli coraz bardziej chylił się ku upadkowi. W 1815 r. po utworzeniu Królestwa Kongresowego dobra ojcowskie włączone zostały do własności skarbowych, a następnie aż do 1939 stanowiły własność prywatną. W 1826 r. zamek został ostatecznie opuszczony.
W roku 1832 Konstanty Walicki odstępuje dobra kontraktem dzierżawnym Karolowi Szulcowi jednak Rząd nie uznał tej transakcji i później w 1835 r. sprzedał je na licytacji Wojciechowi Prandowskiemu. Miał on zamiar przebudować zamek w stylu neogotyckim. Projekt zlecił około 1840 roku wybitnemu architektowi Franciszkowi Marii Lanciemu. Ostatecznie nie doszło jednak do jego realizacji. Około 1850 r. zamek został rozebrany, a uzyskany z rozbiórki budulec posłużył do budowy dwóch hoteli nieopodal wzgórza zamkowego oraz karczmy, browaru i różne budynków gospodarczych. Od rozbiórki ocalała jedynie baszta kazimierzowska i częściowo wieża bramna. W 1859 syn Wojciecha Prandowskiego sprzedał całą fortunę wraz z zamkiem Aleksandrowi Przeździeckiemu, zamierzał odbudować część zamku, ale w 1863 r. wybuchło powstanie styczniowe, które pokrzyżowało mu plany. Około 1894 właściciel Ojcowa Ludwik Krasiński zamierzał odrestaurować zamek wg dawnego planu znalezionego w bibliotece Uniwersytetu Krakowskiego. Przygotowano i rozpoczęto budowę lecz w 1895 r. Krasiński zmarł. Pod koniec XIX w. przeprowadzono restaurację wieży bramnej w stylu pseudogotyckim oraz obniżono ośmioboczny stołp, który posiadał podziemny tunel łączący go z pomieszczeniami mieszkalnymi zamku. Na przełomie XIX i XX w. ruiny zabezpieczono (w 1913 znacznie obniżono wieżę zamkową) i w 1935 r. w wieży bramnej umieszczono istniejące do dziś niewielkie muzeum regionalne.

Do dzisiaj zachowały się jedynie: gotycki budynek bramny z XIV w. przebudowany pod. k. XIX w. mieszczący dawniej malutkie muzeum regionalne PTTK, a obecnie ekspozycję prezentującą dzieje zamku (m.in. makieta zamku z czasów jego świetności); fragmenty murów obronnych-obwodowych i murów kaplicy zamkowej; studnia na dziedzińcu kuta w skale o głębokości około 40 m; ośmioboczna baszta zwana Kazimierzowską zbudowana w XIV w. z kamiennych ciosów (obniżona w 1913) oraz kamienne filary podtrzymujące dawniej most dojazdowy do zamku. Powierzchnia ruin zajmuje około 6000 m 2 .

Według legend na zamku tym straszył duch wdowy lecz zniknął on na zawsze po III rozbiorze Polski.

Zamek obecnie udostępniony jest do zwiedzania.