Wann genau die dem Bauwerk zugrunde liegende Wasserburg erbaut wurde, ist nicht bekannt. Hugo von Weiherburg, ein Bruder des Tursen Otto von Rauhenstein, machte 1233 eine Schenkung an das Kloster Heiligenkreuz. In einigen Urkunden des Stiftes aus den Jahren 1268 bis 1344 werden immer wieder Herren von Weikersdorf erwähnt. Wo sie ihren Sitz hatten, ist jedoch nicht bekannt.

1450 ist Hans Hager Herr auf Weikersdorf. Der Strauchritter Franz von Haag und seine "Böhmischen Brüder" überfielen 1463 die Burg. Von 1480 bis 1496 war die Herrschaft im Besitz des Achaz Enenkel. Um 1500 besaß Matthias Corvinus die Burg. 1529 richteten die Türken schwere Schäden an. Neuer Besitzer wurde 1531 Joachim Marschall von Reichenau.

Seine Erben verkauften das Gut an Jakob Rainer. Georg Kottler baute um 1579 den Schlosshof im Renaissancestil um. Er veräußerte die Herrschaft 1586 an Georg Stadler von Ernstbrunn. Dessen Sohn Gandolf gab sie 1606 an Barbara Langeisen weiter. Hans Paul Bayer, dem auch Rauhenstein gehörte, erwarb 1612 den Besitz. Beim Türkeneinfall von 1683 wurde die Burg niedergebrannt. 1692 erwarb Franz Anton Edler von Quarient und Raal den verwüsteten Besitz von Barbara Langeisens Erben. Er ließ das heutige Schloss entstehen. Ab 1741 gehörte es durch Heirat der Familie Doblhoff. 1859 und 1860 wurden etliche Umbauten vorgenommen.

Während der russischen Besetzung von 1945 bis 1955 wurde der Bau weitgehend devastiert. Danach drohte das Schloss zu verfallen, bis es 1966 die Stadt Baden von der Familie Doblhoff-Dier kaufte und baulich sicherte. 1971 erwarben Lotte und Wilhelm Papst das Schloss und bauten es zu einen Hotel um. Teil des Umbaus war auch die Verlegung des Mühlbaches sowie der Zubau von Sporttrakt, Tennishalle und ein Bettentrakt im Osten. Seit 1992 wird Schloss Weikersdorf von den Austria Hotels Betriebs GmbH als Schlosshotel geführt.

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