Im 14. Jahrhundert dürfte durch die Familie Winter eine erste Wasserburg errichtet worden sein. Die Herren von Winter sind bis 1382 nachweisbar. Ein mit 1420 datierter Grabstein weist darauf hin, dass zuvor Hans Voytsberger Besitzer des Ansitzes war.

Der 1521 verstorbene Stefan Perger nannte sich noch nach St. Pantaleon. Sein Sohn Christoph führte bereits die Bezeichnung "von Clam". Er gilt als Stammvater der Grafen Clam-Martinic. St. Pantaleon gelangte nun an Johann Hinterholzer und seinen 1573 verstorbenen Sohn Samuel. Die Burg war aber bereits ein Jahr zuvor an Dr. Lorenz Kirhammer gelangt. In der Folge wechselten die durchwegs adeligen Schlossbesitzer relativ rasch.

Auf Hans Wolfgang Tschernembl folgten 1591 Johann Ulrich von Starhemberg, Ferdinand Kulmer von Rosenbühel (1618), Katharina Freiin von Salburg (1622), Ludwig Pröller (1653) und Maria Elisabeth Freiin Katzianer von Katzenstein (1659). Unter der Familie Salburg wurde St. Pantaleon zum Renaissance-Wasserschloss ausgebaut. In der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts übernahmen die Grafen Franz Leopold und Philipp Jakob von Thürheim die Herrschaft. 1717 war Johann Georg Adam Freiherr von Hohenstein Eigentümer, der von seinem Sohn Johann Georg Leo 1754 gefolgt wurde. Danach scheint die Fürstin Maria Josepha Rosalia Auersperg als Schlossbesitzerin auf. Unter den Fürsten Auersperg, die das Schloss bis 1889 besaßen, wurde ein Teil der Bauten abgetragen und der Rest barock verändert.

Im Lauf der Zeit verschwanden alle Wehreinrichtungen bis auf den Wassergraben. Es blieb nur mehr der eigentliche Wohnbau, bei dem es sich um den ehemaligen Palas handeln könnte, in stark vereinfachter Form bestehen. Von 1889 bis 1906 gehörte St. Pantaleon den Landgrafen Fürstenberg. Seither gibt es nur mehr bäuerliche bzw. bürgerliche Besitzer. Seit 1913 fanden Renovierungen und Modernisierungen statt. Das kleine gepflegte Schloss wird von seinen Eigentümern bewohnt.

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