Die Erbauung der Burg dürfte zwischen 1136 und 1156 erfolgt sein. Sie war von Anfang an landesfürstlich. Unter Herzog Heinrich II von Babenberg saß hier 1156 ein "Wichart de Arnsteine".

Karl von Eckartsau erwarb 1329 die Herrschaft. 1355 verpfändete sie Herzog Albrecht II von Habsburg an Friedrich von Wallsee. 1393 befand sie sich im Besitz der Inprucker. 1502 wurde Wenzel von Winden durch Kaiser Maximilian I mit Arnstein belehnt. Trotz ihrer versteckten Lage wurde die Burg beim Türkeneinfall von 1529 zerstört. Sie wurde wieder aufgebaut und befand sich im späten 16. Jahrhundert im Besitz der Herrenkirchner und der Wolzogen. Letztere verkauften sie 1628. Josef Rechberger von Rechcron übernahm die Herrschaft 1693 als Pfandbesitz.

Er war auch Pfandinhaber der Herrschaft Neuhaus, mit der Arnstein bis 1849 verbunden blieb. 1835 fiel die längst zur Ruine gewordene Burg an die Familie Sina und ein Jahr später an die Grafen Wimpfen. 1945 wurden die Wälder um Arnstein als Deutsches Eigentum von der russischen Besatzungsmacht konfisziert. 1955 wurden sie der Republik Österreich wieder übergeben. Seither werden sie von den Österreichischen Bundesforsten verwaltet.

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