Als Gründer der Wasserburg gilt Hans der Innerseer, der 1286 urkundlich aufscheint. Er war ein Lehensmann der Schaunberger. Die Burg wird 1301 erstmals genannt.

Sie blieb im Besitz der Innerseer bis 1575. Hans Paul Innerseer musste schließlich wegen großer finanzieller Schwierigkeiten den Stammsitz seiner Familie verkaufen. Die nun folgenden Frankinger gaben Innersee bereits 1579 an die Freiherren von Dietrichstein ab. Diese bauten den bisherigen Wehrbau in ein Wasserschloss um. Im oberösterreichischen Bauernkrieg von 1626 wurde das nun wehrlose Gebäude von den Aufständischen eingenommen und niedergebrannt. Das Schloss wurde bald wieder aufgebaut und 1635 an die Familie Fieger verkauft. 1679 gelangte es durch Heirat an Franz Ferdinand Willinger.

1766 erbte der mit den Willingern verschwägerte Johann Ludwig von Gabelkoven den Besitz. Durch Kauf gelangten die Herrschaft 1777 an Ernst Ignaz Gemperly von Weidenthal. 1917 verkauften seine Nachkommen Innersee an die Familie Payrhuber, womit es in bäuerliche Hände kam. Das nach dem Zweiten Weltkrieg bereits schwer vernachlässigte Schloss wurde durch die Besitzerfamilie Sickinger restauriert.

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