Die Burg dürfte in den Jahren 1171 bis 1180 im Zuge der Grenzbefestigung gegen Ungarn auf dem Herrschaftsgebiet der Grafen von Formbach-Pitten möglicherweise durch die Herren von Krumbach erbaut worden sein.

Gegen Ende des 12. Jahrhunderts gehörte das nahezu unbezwingbare Thalberg den Herren von Neuberg und zum Teil den mit ihnen verwandten Herren von Krumbach. Erstmals urkundlich erwähnt wird Thalberg 1209 mit Erhard und Heinrich von Krumbach als Burgherren. Zu dieser Zeit war die Burg ein landesfürstliches Lehen. Die Neuberger setzten Burggrafen als Verwalter ein. 1214 hatten dieses Amt die Limbacher inne. Die nächsten Burggrafen stellten die Burgfelder, die sich aber bereits nach Thalberg nannten.

1250 nannte sich auch Gerhard von Hertenfels nach der Burg. 1276 befand sich diese im Alleinbesitz der Neuberger. 1364 dürften ihre Burggrafen aus der Familie der Talberger ausgestorben sein. 1414 wird als Verwalter ein Hans der Kulmer genannt. Auf ihn folgte 1440 Wilhelm Kornpeckh. 1453 verkaufte Hans von Neuberg die Herrschaft an Christof von Rottal. Er ließ wesentliche Umgestaltungen und Erweiterungen durchführen. 1496 kaufte Georg von Rottal der Witwe Christofs ihren Anteil ab. 1523 heiratete Barbara von Rottal den Siegmund von Dietrichstein. Die Herrschaft Thalberg stellte die Mitgift dar. Sie setzten 1529 Christof Ramschüssel als Pfleger bzw. Pächter ein.

Sowohl 1529 als auch 1532 verwüsteten türkische Streifscharen die Anlage. Siegmunds Sohn Adam verkaufte 1557 Thalberg an Jakob von Dürr. 1561 erwarb Adam von Lindeck den stattlichen Besitz, doch ging dieser bereits vier Jahre später durch Kauf an Andre Eberhard Rauber über. Die mittlerweile stark verschuldete Herrschaft wurde 1598 gepfändet und von Lorenz Schütter von Klingenberg erworben. Dessen Witwe Barbara verkaufte sie 1603 an Wolf Unverzagt. Hans Christof Unverzagt verkaufte Thalberg 1610 an die Grazer Jesuiten.

Als der Jesuitenorden 1773 aufgehoben wurde, fiel Thalberg an den Staat und wurde an Edmund Nepomuk von Erko verpachtet. Die Burg war aber bereits baufällig und nur mehr teilweise bewohnbar. 1797 wurde Thalberg öffentlich versteigert. Konstanzia Edle von Erko erhielt den Zuschlag. Die neuen Besitzer bauten den Meierhof am Fuß des Burgberges schlossartig aus. Da in der Folge nur mehr dieser bewohnt wurde, begann das Hochschloss zu verfallen. 1815 verkaufte Franz Sales von Erko die Herrschaft an Johann Pauer. Er und die folgenden, rasch wechselnden Besitzer investierten nichts mehr in die Erhaltung der Burg, die sogar zeitweise als Steinbruch benützt wurde.

Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts kam es durch Anna Potzinger, der damaligen Eigentümerin, zu einer Restaurierung der Anlage. 1917 ersteigerte Frau Helene Natel die Burg, verkaufte sie aber bereits ein Jahr später an die Familie Hauke-Gißlinger, die sie auch heute noch besitzt. Nach 1957 wurden die Gebäude unter der Leitung des Bundesdenkmalamtes fachgemäß restauriert.

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