Королевский замок начали возводить в Варшаве одновременно со строительством города, причем не в отдалении от него, а как один из органичных элементов в системе оборонительных стен, как угловой бастион фортификации. Этот деревянно-земляной град возводится в конце XIII века князем Конрадом I Мазовецким. Сначала град был деревянным, а первым монументальным кирпичным сооружением на его территории стала высокая Гродская башня, которую называли также Большой. Вначале в этой башне находилась тюрьма для шляхты, и сегодня на ее стенах еще можно увидеть вырезанные гербы, знаки и надписи. В XV веке часть башни обвалилась, и в документах того времени ее стали называть Сломанной: в первоначальном своем виде она уцелела только до второго этажа.
Княгиня Анна, жена князя Конрада II, значительно расширила княжескую резиденцию, которая имела вид четырехугольника с четырьмя воротами и четырьмя башнями по углам. Замок был окружен стеной и глубокими рвами с подъемными мостами. Ученые считают, что уже в середине XVI века на территории замка выросло два парадных ансамбля-резиденции, которые одновременно имели и оборонительное значение. После смерти последнего из князей Мазовецких Варшава перешла во владение королей из династии Ягеллонов, и замок занял Сигизмунд Старый. В нем неоднократно проводились ремонтно-строительные работы, однако происходили они нерегулярно и на архитектурный облик замка особенно не повлияли.
При Сигизмунде Августе (последнем короле из династии Ягеллонов) Варшава, расположенная почти в самом центре государства, приобрела гораздо большее, чем когда-либо до этого, значение, и король собирался серьезно перестроить Королевский замок. В 1563 году королевские архитекторы создали макет нового замка, но строительные работы начались только летом 1569 года. Особенно большие изменения претерпели внутренние помещения Большого дома: на первом этаже был выстроен зал (30х10 м), в котором стали проводить заседания государственного сейма. Ряд из шести колонн разделил зал на две части: в одной половине – Посольской палате – собирались депутаты сейма, во второй – публика, наблюдающая за их работой. На втором этаже размещалась Сенаторская передняя, а из нее двери вели в Сенаторскую палату. Напротив входа в нее стоял королевский трон, а вдоль стен в два ряда – кресла сенаторов.
Королевские апартаменты располагались в Новом королевском доме, стоявшем под тупым углом к Большому дому. Столь необычное расположение обоих зданий объяснялось рельефом местности и формой высокого обрывистого берега Вислы. В 1572 году перестройка замка была прервана из-за внезапной кончины короля Сигизмунда Августа, и после этого больших строительных работ в нем не велось.
Новый период в истории Королевского замка начинается на рубеже XVI–XVII веков, когда король Сигизмунд III из династии Ваза решает перенести столицу государства из Кракова в Варшаву. В новую столицу переезжают многие государственные учреждения, для размещения которых требовалось расширить замок. Согласно проекту главного королевского архитектора Д. Тревано, руководившего возведением постоянной резиденции для короля, его семьи, двора и многочисленных государственных учреждений, около пятиугольного дворца возводится комплекс зданий и появляются два двора в форме, приближающейся к треугольнику. Над всем ансамблем господствовала башня с высоким барочным покрытием.
Строительство северного и западного крыльев нового Королевского дома с высокой башней и южного крыла затянулось на 25 лет, и достроили Королевский замок только к 1610 году, а башню возвели в 1619 году. Она называлась Башней Сигизмунда (по имени короля), а еще ее называли Часовой, так как на ней располагались большие часы, на циферблате которых была помещена дата – 1622. Изображений этого замка не сохранилось, кроме очень приблизительной передачи его архитектурных форм на панорамных изображениях города. Однако известно, что замок представлял собой четырехугольник и состоял из отдельных частей. В одной из них, которая занимала часть Замковой площади и именовалась «Грудь»
[29], проводились судебные разбирательства. Вторая часть замка, с обширным двором, предназначалась для королевских апартаментов, а третью занимали придворные и различные службы.В первой половине XVII века Королевский замок был свидетелем важных государственных событий, а кроме того, в нем была собрана богатая коллекция картин, куда вошли полотна Рубенса, Рембрандта и других великих художников. В замковом театре играли пьесы В. Шекспира еще при жизни автора, а во время правления короля Владислава IV для старой итальянской оперы выстроили новый театр.