Луцкі замак быў пабудаваны літоўскім князем Любартам, ва Ўсходнюю Валынь яго даслаў брат, вялікі князь літоўскі Гедэмін, у 1316-ым годзе ў якасці намесніка. Замак быў заснаваны на месцы былога дзядзінца, які стаяў на ўзвышшы ў месцы зліцця рэк Сцір і малы Глушэц.
Першапачаткова пры будаўніцтве Любарт павялічыў яго тэрыторыю ў заходнім кірунку на 4-5 метраў. У плане Луцкі замак быў няправільнай формы, канфігурацыя яе была абумоўлена ўзвышшам, на якой ён стаяў. Замена драўляных сцен дзяцінца на каменныя адбывалася ў некалькі этапаў.
Падчас першага этапу, у перыяд з 1352 па 1366-ы год, была пабудавана вежа-вароты плошчай 11,5 х 11,5 метраў і выстой 22 метра з прылеглым да яе палацам і каменнай сцяной. На другім этапе, 1370-1385 гг., уязную вежу павялічылі на адзін ярус, які завяршаецца зубцамі. Была таксама напалову выбудаваная другая Стырова вежа і два праёмы каменнай сцяны. Трэці ж этап будаўніцтва Луцкага замка адбываўся ўжо падчас кіравання вялікага князя літоўскага Вітаўта, які абраў Луцк у якасці сваёй неафіцыйнай паўднёвай сталіцы. У гэты перыяд пабудавалі трэцюю каменную Валадарку вежу, у плане 7,5 х 7,5 метраў і вышынёй 16 метраў, і завяршылі ўзвядзенне каменных сцен.
У 1429 годзе ў Луцкім замку праходзіў з'езд еўрапейскіх манархаў, на якім абмяркоўвалася пытанне каранацыі Вітаўта, а таксама праблемы міжнародных адносін. Потым замак стаў рэзідэнцыяй Свідрыгайлы, які пражыў тут да сваёй смерці ў 1452-ым годзе. Тады ж, па яго загаду, была ўзведзена Стырова вежа, якая мела ў плане памер 9 х 9 метраў і вышыню 20 метраў, а на сценах прыбудавалі дадатковы ярус баявой галерэі для зручнасці стральбы з агнястрэльнай зброі.
Пасля таго як Луцкі замак цалкам стаў каменным, ён не раз вытрымліваў аблогі. Першая з якіх здарылася ўсяго толькі праз два гады пасля таго, як у замку прайшоў з'езд еўрапейскіх манархаў. У той час у ВКЛ, пасля смерці Вітаўта, ішла вайна за ўладу паміж Свідрыгайлам і Жыгімонтам Кейстутавічам. Замак змог вытрымаць двухтыднёвую аблогу войска Польскага, якое прыняло бок Жыгімонта Кейстутавіча.
Да сярэдзіны XVI стагоддзя тэрыторыя замка была дастатковая забудавана, на ёй знаходзіліся наступныя пабудовы: княскі палац, каралеўскія дома, Святліца, кухні, пушкарня, турма, склеп, кафедральны сабор Іаана Багаслова, лазня, уладаркі дом з мансардай, малая Званіца, склеп і могілкі.
У XVII стагоддзі Луцкі замак зноў дабудоўваўся. На гэтым этапе ўзвялі яшчэ па адным дадатковым ярусе на Стыравай і Валадарскай вежах, а паміж апошняй і ўязной былі адрэстаўраваны прыгонныя сцены. Дадаткова ж на заходняй сцяне былі надбудаваны байніцы для блізкага бою. Хоць рэканструкцыя замка і была праведзена, ён сам да гэтага часу ўжо не меў такога важнага абарончага значэння як раней.
Да XVIII стагоддзя замак перажыў некалькі пажараў. Адзін з іх здарыўся ў 1781 годзе, тады за аднаўленне замка ўзяўся стараста Юзаф Клеменс Чартарыйскі. Уваход ва ўязной вежы быў замураваны, а новы праход быў зроблены крыху ніжэй, праз былое падвальнае памяшканне. Падобная рэканструкцыя стала магчымай таму, што частку вала каля ўязной вежы прыбралі. Таксама быў пабудаваны новы каменны мост са скляпеністай аркай.
Да сярэдзіны XIX стагоддзя Луцкі замак, які на той момант ужо ўваходзіў у склад Расійскай імперыі пасля падзелу Рэчы Паспалітай, зноў перажыў пажар, аднак замест рэканструкцыі мясцовыя жыхары расцягнулі камяні са сцен замка на будаўнічыя матэрыялы. А акрамя гэтага, у 1863 г.было выдадзена «найвысокая загад» аб разборцы на будаўнічыя матэрыялы вежаў і сцен замка. Але разабраць яго аказалася не так ужо і лёгка, нават праз стагоддзі трываласць збудаванняў апынулася досыць высокай. У выніку разбіралася ўсё вельмі павольна і разбурыць атрымалася толькі частку сцяны каля ўязной вежы. Замак, дзякуючы сваёй трываласці, зноў выстаяў, і праз год яго пакінулі ў спакоі, прызнаўшы гістарычным помнікам, які трэба захаваць. А да канца XIX стагоддзя яго зноў пачалі рэстаўраваць, але з за недахопу фінансавання паспелі ўсяго толькі замураваць праломы ў сценах і сцягнуць металам варотную вежу.
У наступным XX стагоддзі Луцкі замак перажыў Першую сусветную вайну, і, пасля ўваходжання Валыні ў склад Польшчы, у 1921 годзе пачаліся работы па рэканструкцыі замка. За гэты перыяд да пачатку Другой сусветнай вайны паспелі ўмацаваць уязную і Ўладычы вежу, зрабіць жалезабетонныя перакрыцці ніжніх ярусаў і накрыць Стырову вежу.
Пасля заканчэння Другой сусветнай вайны Валынь увайшла ў склад СССР, і ў 1963 годзе Луцкі замак быў прызнаны помнікам архітэктуры, які знаходзіўся пад аховай дзяржавы.
У замку зноў пачаліся рэстаўрацыйныя работы, і ў перыяд з 1960-х па 1970-я была ўмацавана сцяна паміж уязной вежай і канцылярыяй, адноўлены між'ярусныя перакрыцці і драўляныя баявыя галерэі на сценах. Усе страчаныя элементы былі заменены на новыя, каб узнавіць ранейшы выгляд замка. Да 1985 года тут стварылі гісторыка-культурны запаведнік «Стары Луцк», у склад якога ўваходзіць тэрыторыя старога горада з замкам і іншымі аб'ектамі.