995 wurde Ulmerfeld erstmals in einer Tauschurkunde Bischof Gottschalks von Passau erwähnt. Die Urkunde bezieht sich auf die Übergabe Ulmerfelds durch König Otto III an den Bischof von Freising. Im Jahr 1189 erwarb das Hochstift Freising für alle seine Besitzungen von Kaiser Friedrich Barbarossa das Recht des sogenannten "Burgwerks". Ein erster Wehrbau dürfte im 11. Jahrhundert entstanden sein. 1276 wurde der Herrschaft auch das Landgericht verliehen. Bischof Konrad III ließ in seiner Amtszeit zwischen 1314 und 1322 die Burg kräftig ausbauen. Bischof Konrad IV (gest. 1340) und Bischof Berthold von Wehingen (gest. 1410) bemühten sich ebenfalls um den weiteren Ausbau.

1451 musste das Bistum die Herrschaft auf Druck Kaiser Friedrichs III vorübergehend an Johann Neidecker verpfänden. Ansonsten wurde sie nur von Pflegern verwaltet. Während des Bauernaufstandes von 1597 war die Burg von den Rebellen besetzt. Die Herrschaft der Freisinger Bischöfe endete erst 1803, als die Güter der ausländischen geistlichen Grundherrschaften vom Staat eingezogen wurden. Ulmerfeld kam zuerst an den Großherzog von Toskana und 1805 an Kaiser Franz I. 1822 wurde es an Matthias Konstantin Graf Wickenburg verkauft. Dessen Familie veräußerte es 1863 an den Herzog von Sachsen-Coburg-Gotha. Schließlich erwarb die spätere Neusiedler AG den leerstehenden Bau.

1975 kaufte die Stadtgemeinde Amstetten die bereits stark vernachlässigte Anlage, renovierte sie von 1989 bis 1992 umfassend. Heute dient das Schloss als regionales Kulturzentrum, Museum und Standesamt. Außerdem ist in ihr eine Jugendherberge untergebracht.

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