Bereits um 1175 wird ein "Hartwicus de Chernerbrunne" erwähnt. Die damalige Burg lag möglicherweise jedoch nicht an der Stelle des heutigen Schlosses, sondern am Steinmeiselberg. Auf die Herren von Karnabrunn folgten um 1300 die Herren von Dachsenpeckh, die die Herrschaft ebenso als freies Eigen hielten, wie ihre Vorgänger.

1477 besetzten die Ungarn die Burg. Der Landmarschall Christoph von Liechtenstein konnte sie 1483 im Auftrag von König Friedrich III nach einer kurzen Belagerung wieder vertreiben. Zwei Jahre später eroberten die Truppen von Matthias Corvinus neuerlich Karnabrunn. Nochmals musste Christoph von Liechtenstein einschreiten und die Burg einnehmen.

1584 ging die den Dachsenpeckh wieder zurückgegebene Herrschaft durch Heirat an Caspar Pernstorffer und seine Familie über. Neuerlich als Heiratsgut gelangte sie 1635 zuerst an Hanns Ehrenreich Geyer von Geyersberg und dann an Hans Christof Rottal. 1670 kaufte Julius Friedrich Graf Buccelini den Besitz. Er ließ kurz danach auf älteren Bauresten das barocke Wasserschloss errichten. Nach einem längeren Erbstreit kam Karnabrunn an Esther Regina Anna Freiin von Ogilvi. 1721 kauft Johann Karl Edler von Suttner das Schloss, später kommt es über Ludwig von Haque 1804 an Antonia von Bolza, 1828 an Julius von Redl und 1913 an Friedrich Trinkaus. 1955 kaufte Ida Koller das Schloss, in deren Familie es sich auch heute noch befindet.

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