In eine Urkunde aus dem Jahr 1364 ermächtigte Herzog Rudolf IV Eberhard von Wallsee, sich auf dem Klausberg eine Burg zu bauen und diese Wallsee zu nennen. Die Bauarbeiten wurden umgehend begonnen und waren um 1386 vollendet. Zum Unterschied zur bereits 1362 an der niederösterreichischen Donau errichteten Feste Niederwallsee wurde sie bald Oberwallsee genannt.

Die Familie starb 1483 mit Wolfgang von Wallsee aus. Über die Erbtochter Barbara gelangte die Herrschaft an die Schaunberger. Diese setzten 1501 Christoph den Kammerer als Pfleger ein. Graf Georg von Schaunberg verpfändete 1540 die Herrschaft an Kaspar Neuhauser. Nachdem Graf Wolfgang II von Schaunberg 1559 als Letzter seines Stammes verstorben war, zog Kaiser Ferdinand I Oberwallsee ein.

1560 belehnte der Kaiser Hans Hofmann von Grünpichl mit der Herrschaft. Auf die Grünpichl folgte Pankraz Schmiedtauer. Jobst Schmiedtauer ließ um 1600 die spätmittelalterlichen Bauten zu einem wohnlicheren Schloss umbauen. 1625 wurde der Familienbesitz der protestantischen Schmiedtauer konfisziert und an Fürst Hans Ulrich von Eggenberg vergeben. Als Thomas Gundacker Graf Starhemberg 1717 das Erbmarschallamt verliehen bekam, erhielt er auch die damit verbundene Herrschaft Oberwallsee als Dotationsgut. Im 18. Jahrhundert wurde die Verwaltung der Herrschaft in das Schloss Eschelberg verlegt. In die Erhaltung des Schlosses wurde daraufhin nichts mehr investiert.

Um die Mitte des 19. Jahrhunderts waren die Dächer bereits weitgehend zerstört, die einzelnen Gebäude waren aber noch in einem relativ guten Bauzustand. Danach verschlechterte sich dieser rapid. 1958 wurde die Ruine von der Familie Prokisch-Frank erworben, die die Gebäude der Vorburg wieder bewohnbar machte. Bis in die 80er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden an der Hauptburg Sicherungsarbeiten durchgeführt. Danach blieb die Ruine wieder ihrem Schicksal überlassen.

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