Erstmals erwähnt wurde "Cazelinisdorf in einer Salzburger Urkunde des Jahres 1183. Der Name dürfte sich vom altdeutschen Männernamen "Chazilo" oder "Chezilin" ableiten. Damals gab es hier jedoch noch keine Burg und auch kein Schloss, sondern lediglich einige Sedelhöfe ohne Wehrfunktion.
Die Grundherren des 13. Jahrhunderts waren das Stift Heiligenkreuz und der Deutsche Ritterorden, der auch die Gerichtsbarkeit ausübte. Als Inhaber eines Sedelhofes wird 1325 Friedrich von Katzelsdorf erwähnt. Zu Beginn des 15. Jahrhunderts war Katzelsdorf ein landesfürstliches Lehen, das 1423 an Hans Königsberg und etwas später vermutlich an die Weißpriach und die Teufel vergeben wurde.
1635 übernahmen neuerlich die Königsberger Katzelsdorf, das nun von Seebenstein abgetrennt und zur eigenen Herrschaft wurde. Erst 1640 kam es durch Wolf Matthias Freiherr von Königsberg zur Erbauung des damals größeren und befestigten Schlosses. Als er 1653 starb, gelangte Katzelsdorf über seine Tochter an den Grafen Johann Quintin Jörger. 1743 wurde die Herrschaft von Johann Baptist Menshengen erworben, der sie 1773 an die Familie Hoyos abgab. Ab 1817 gehörte Katzelsdorf zur benachbarten Herrschaft Frohsdorf und hatte daher auch die gleichen Eigentümer. Es kam somit an die Gräfin Karolina Lipona. 1828 übernahm die Familie Yermoloff Frohsdorf und damit auch Katzelsdorf.
1839 wurden die Herzöge Blacas d’Aulps Schlosseigentümer, auf die 1844 die Herzogin von Angouleme folgte. Don Jaime von Bourbon verkaufte das Gut 1940 an die Deutsche Wehrmacht. Dies hatte zur Folge, dass die russische Besatzungsmacht 1945 das Schloss als Deutsches Eigentum beschlagnahmte. In der unmittelbaren Nachkriegszeit diente es als Lager für politische Gefangene. Nach dem Abzug der Russen wurden im total vernachlässigten Gebäude zahlreiche Substandard-Wohnungen eingerichtet. 1972 beabsichtigte man das desolate Gebäude abzureißen, doch der private Eigentümer begann mit der Wiederherstellung des Gebäudes. 1993 erwarb die Gemeinde Katzelsdorf das Schloss und ließ es aufwändig restaurieren. Seither wird es gastronomisch genutzt und dient als Kulturzentrum.
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