Równolegle powstała osada Niepołomice, mająca pełnić funkcje usługowe dla zamku i dworu. Dzieło kazimierzowskie kontynuowali następni królowie: Władysław II Jagiełło, Zygmunt I Stary, a następnie Zygmunt II August. Za czasów króla Władysława Jagiełły zwoływano w zamku zjazdy koronne i odbywały się sądy.
Zygmunt I Stary gruntownie zamek przebudował, nadając mu formę czworoboku z dziedzińcem wewnętrznym. Był schronieniem dla dworu królewskiego w okresie panującej w Krakowie epidemii (1527). W 1550 roku wielki pożar zniszczył skrzydło wschodnie i północne. Za panowania króla Zygmunta Augusta odbudowano i przebudowano zamek. Prace prowadzono w latach 1551-1568 pod kierunkiem Tomasza Grzymały oraz artysty rzeźbiarza Santi Gucci. Wybudowano m.in. klatki schodowe od strony dziedzińca i krużganki wsparte na trzech słupach. Zasługą królowej Bony były ogrody włoskie usytuowane przy południowym skrzydle ("ogrody królowej Bony").
Od końca XVI wieku zamek przechodził w ręce rodów szlacheckich: Curyłów, Branickich, Lubomirskich. W tym czasie zmieniany jedynie wystrój wnętrz, przebudowano kominki i stropy. Większą zmianą była przebudowa krużganków na wczesnobarokowe w latach 1635-1637. Najazd Szwedów w 1655 roku przyniósł kres świetności tej królewskiej budowli. Zamek zamieniono na magazyn żywności, zniszczono kościół, złupiono miasto. Od połowy XVIII wieku zamek przejmują król August Mocny i August III. Podjęto jedynie próby remontu.
Po rozbiorze Polski w 1772 roku zamek wraz z miastem przeszedł pod panowanie Austrii. Austriacy zmienili wystrój zamku przeznaczając go na koszary, rozebrali też drugie piętro, wzmocnili mury skarpami i przyporami. W drugiej połowie XIX wieku do I wojny światowej zamek pełnił funkcje mieszkaniowe, magazynowe. W okresie międzywojennym i powojennym zamek pełnił funkcję obiektu użyteczności publicznej. W czasie wojny zamek przeszedł w ręce niemiecki. W okresie powojennym budowla popadała w ruinę. Od 1991 roku, kiedy to stał się własnością Gminy Niepołomice, przystąpiono do kompleksowych prac renowacyjnych. Po kilku latach remontów i prac adaptacyjnych, królewska siedziba odzyskała swą dawną świetność.
Przez wieki zamek był rezydencją królów polskich. Obecnie zamek otwarty jest dla gości i turystów. Mieści się w nim także hotel i centrum konferencyjne. W komnatach zamkowych powstaje Muzeum Przyrodnicze wykorzystujące eksponaty myśliwskie i łowieckie oraz zbiory Włodzimierza Puchalskiego. Centrum Kultury "Zamek" zaprasza na recitale, koncerty, spektakle, pokazy rycerskie, wystawy. W zamku mieści się chór "Cantata" Towarzystwa Miłośników Muzyki i Śpiewu w Niepołomicach.
