Stupavský kaštieľ podľa mnohých zdrojov stojí na mieste zaniknutého Stupavského hradu. Avšak objavuje sa i teória, že bol postavený na mieste šľachtického domu - kúrie zo 16. storočia.
V polovici 17. storočia prestaval Pavol Pálffy pôvodný objekt na ranobarokový opevnený kaštieľ. O sto rokov neskôr sa uskutočnili opravy a dostavby, pri ktorých vzniklo čestné nádvorie a kaplnka. Baroková výmaľba kaplnky a reprezentačných priestrov bola od K. Lotza.
Poslední majitelia Károlyiovci získali kaštieľ v roku 1867, prestavali ho podľa projektu arch. M. Ybla v romantickom duchu s použitím rokokových vzorov. V tomto období bol založený aj prírodný park.
Za druhej svetovej vojny kaštieľ poškodili, poslední Károlyiovci ho opustili v roku 1945. O dva roky neskôr ho spustošil požiar. V rokoch 1956-58 bol obnovený podľa projektov R. Hirtha.