Hrad Buchlov vyhovoval stále méně nárokům majitelů, až nakonec bylo v Buchlovicích vybudováno nové pohodlné sídlo-zámek.Lidová tradice uváděla,že Jan Dětřich z Petřvaldu jej vystavěl pro svou manželku Anežku Eleonoru z Colonna-Felsu, jíž se prý na Buchlově nelíbilo a toužila bydlet v prostorách, které by jí připomínaly slunnou Italii. Proto byl zámek vybudován po vzoru zámecké stavby zvané Villa Colonna u Neapole.Petřvaldova manželka ve skutečnosti pocházela z Tyrol, kde bydlela na hradě podobném Buchlovu.I když není dosud v některých podrobnostech jasný vývoj zámku,tak jité je ,že nejprve byl stavěn někdy od 90.let 17.století dolní zámek, určený k obývání a k reprezentaci. Malířská výzdoba hlavního sálu tohoto traktu byla hotová v roce 1701 a předpokládá se,že byl už tenkrát dostavěn. První patro se soustřeďovalo kolem hlavního sálu, vedle něhož byla jetě ložnice s malbami v oválných štukových medailónech. Jemný štukový dekor provedl Baltazar Fontana. V přízemí , obráceném do parku, byly zřízeny obytné a hostinské prostory.

Protilehlá stavba, zvaná později též Flora/horní zámek/, byla vlastně hospodářskou budovou,byla určena pro služebnictvo a jako užitkový prostor. Byla vybudována v letech 1710-1738.Hlavním autorem zámku je pravděpodobně Domenico Martineli, italský architekt, činný řadu let ve Vídni a zvláště na Moravě. Když rod Petřvaldů vymřel, dostal se majetek do rukou Leopoldu I., synu Prospera Antonína Berchtolda a Marie Terezie z Petřvadlu. Berchtoldové pocházeli z tyrol a přišli na Moravu po Bílé hoře.Leopold se staral o zvelebení zemědělství, budoval školy a pečoval o chudé. V roce 1805 v zámku umístil vojenskou nemocnici a sám sídlil v loveckém zámečku Smraďavce a na hradě Buchlově.po Leopoldově smrti stála v čele panství jeho manželka až do roku 1814, kdy se jeho novým majitelem stal Zikmund I. Berchtold/1799-1869/, který se původně věnoval vojenské dráze.Zůčastnil se maďarské pritihabsburské revoluce v letech 1848-1849 a byl odsouzen k smrti, cestou milosti byl však nakonec internován v Buchlovicích.

Jeho manželka Ludmila Vratislavovna z Mitrovic mu byla všestrannou oporou a ve spolupráci se svým otcem se zasloužila i o zvelebení rozvráceného hospodářství.dalším majitelem panství se stal Zikmund II./1856-1900/, který se zpočátku věnoval úřednické dráze. Jeho syn Leopold II. /1870-1942/ byl původně správním úřednikem, později nastoupil diplomatickou dráhu, stal se vyslancem v Rusku a v roce 1912 rakousko-uherským ministrem zahraničí. 15.-16. září 1908 se stal buchlovický zámek svědkem významné schůzky, která podstatně ovlivnila další vývoj světových událostí.Sešel se zde rakousko-uherský ministr zahraničních věcí Aehrenthal se svým ruským kolegou , ministrem zahraničí carské vlády Izvolským za přítomnosti tehdejšího rakousko-uherského vyslance v Petrohradě Leopolda Berchtolda, středem jednání byly otázky Balkánu.
Posledním soukromým majitelem Buchlovic byl Leopoldův syn Alois.

V roce 1945 se stal zámek majetkem československého státu a spravuje jej Krajské středisko státní památkové péče v Brně