Die Burg wurde erst relativ spät erbaut. Ihre erste Erwähnung erfolgte 1416. Sie dürfte kurz vorher durch Hans Lasberger errichtet worden sein. Dessen Burg im benachbarten Lasberg wurde durch die Hussiten niedergebrannt, die 1427 auch Dornach schwer beschädigten.

1430 verkaufte es Hans Lasberger dem Simon Volkra, der als Verwalter der landesfürstlichen Herrschaft Freistadt tätig war. 1455 belehnte ihn König Ladislaus mit dem "Haus Dorneck". Die Volkra ließen den Bergfried erhöhen. Sie besaßen die Burg bis 1505, als sie von Stephan Volkra an Veit von Zelking verkauft wurde. Damit hatte Dornach aufgehört ein Adelssitz zu sein. Veit von Zelking war Besitzer der Herrschaft Weinberg, der Dornach nun als eigenes Amt einverleibt wurde.

1629 erwarb Hans Christoph von Thürheim beide Güter. Für die Burg Dornach gab es aber keine Verwendung mehr, da die Gutsverwaltung auf Weinberg konzentriert wurde. 1650 war sie bereits verfallen. Die Bauern der Umgebung durften sich Baumaterial aus der Burg holen, bis 1821 Josef Graf Thürheim dies untersagte. 1963 erwarb Franz Burgermeister aus Freistadt die Ruine, die in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg weiter gelitten hatte. Er begann sie zu restaurieren bzw. auszubauen. Teile der Burg wurden wieder bewohnbar gemacht. Heute kann man im Torturm Ferienwohnungen mieten. Im äußeren Burghof finden gelegentlich kulturelle Veranstaltungen statt.

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