V současné době má zámek barokní podobu, ale vznikl na místě vodní tvrze pánů z Kunštátu, o které první zmínka pochází z počátku 14. století. Renesanční přestavba proběhla koncem 16. století. Tehdy byly také položeny základy zámecké zahrady.
Barokní stavební fáze zámku, provedená patrně v letech 1705-1711 za vlády hraběte Antonína Amata Serényiho byla s největší pravděpodobností uskutečněna brněnským stavebním mistrem Mořicem Grimmem.
Na počátku 19. století získali Lysice Dubští z Třebomyslic, kterým zámek s přilehlým panstvím patřil až do roku 1945.
Mezi nejznámější členy rodu patřila rakouská spisovatelka Marie, provdaná Ebner von Eschenbach, která na zámku často pobývala a tvořila.
Stavba prošla výraznými stavebními úpravami v 2. polovině 19. století podle projektu stavebního mistra Kajetána Vašíčka; je pravděpodobné, že do podoby přestaveb zasáhl i diletující architekt a tehdejší majitel zámku hrabě Emanuel Dubský z Třebomyslic.
Kromě vnitřních interiérů je zde možno navštívit okrasnou zahradu s oranžerií a skleníky a nevšední kolonádu přiléhající přímo k zámku.
Posledním soukromým vlastníkem byl Albrecht Dubský, kterému byl zámek zabaven a později zpřístupněn veřejnosti. Na přelomu 60. a 70. let 20. století prodělala stavba výraznou rekonstrukci.