Am linken Ufer der Zschopau, 60 m über dem Tal gelegen, entstand um 1230 eine Burganlage. Als deren Erbauer gelten die Markgrafen von Meißen, die das ganze Umland südlich und westlich des Flusses schon einige Jahre zuvor von Rochlitz aus kolonisierten. Zunächst diente die Burg als Bollwerk gegen die nördlich und östlich angrenzenden reichsunmittelbaren Herrschaften Mildenstein und Schellenberg. Sie wurde von einem markgräflichen Kastellan verwaltet, in welcher Eigenschaft 1280 ein Ritter Heidenreich von Lichtenwalde fungierte. Die Burg Lichtenwalde war bis zum Jahr 1551 im Besitz verschiedener adliger Familien. Unter Eustachius von Harras wurde die alte Burg 1550 zu einem Wohnschloss umgebaut. Da er im Jahr 1561 ohne männliche Erben starb, fiel die Herrschaft Lichtenwalde an das Kurhaus Sachsen, welche das Gebiet in das landesherrliche Amt Lichtenwalde umwandeln ließ.
Nach dem Ende der sächsischen Ämterverfassung 1856 lag Lichtenwalde im Zuständigkeitsbereich des Gerichtsamts Frankenberg und ab 1875 der Amtshauptmannschaft Flöha.[2] Im Tal der Zschopau wurde der Haltepunkt Braunsdorf-Lichtenwalde in der Gemarkung Braunsdorf am 1. März 1869 mit dem Abschnitt Niederwiesa–Hainichen der Bahnstrecke Roßwein–Niederwiesa eröffnet. Nachdem der Barockgarten um 1870 zum größten Teil für die Bevölkerung geöffnet wurde, entwickelte sich Lichtenwalde zu einem beliebten Ausflugsziel.
Im Juli 1945 beschlagnahmte die Rote Armee das Schloss Lichtenwalde und wies die letzte Schlossherrin Sibylle Gräfin Vitzthum von Eckstädt († 1951), die mehrere Flüchtlingsfamilien aufgenommen hatte, aus dem Haus. Während die alte Dame bis zu ihrem Tode eine neue Bleibe bei Freunden im Dorf Lichtenwalde fand, wurde das Schloss ausgeplündert und im Zuge der Bodenreform in der Sowjetischen Besatzungszone ab 1945 enteignet. Nach dem Abzug der Militärs im Jahre 1946 war das Mobiliar und die Porzellan- und Gemäldesammlung der Familie Vitzthum nicht mehr vorhanden. Das nun verstaatlichte Schloss wurde ab 1948 zunächst als Kurheim, dann als Tbc-Heilstätte genutzt. 1972 wurde im Haus eine Bildungseinrichtung des staatlichen Gesundheitswesens der DDR eingerichtet.
Durch die zweite Kreisreform in der DDR kam die Gemeinde Lichtenwalde im Jahr 1952 zum Kreis Flöha im Bezirk Chemnitz (1953 in Bezirk Karl-Marx-Stadt umbenannt), der ab 1990 als sächsischerLandkreis Flöha fortgeführt wurde und 1994 im Landkreis Freiberg bzw. im Jahr 2008 im Landkreis Mittelsachsen aufging. Am 1. Januar 1996 wurde Lichtenwalde nach Niederwiesa eingemeindet.[3] 1990 ging das Schloss in den Besitz des wiedererrichteten Freistaates Sachsen über, der die Liegenschaft bis 1995 als Bildungszentrum des Sächsischen Staatsministeriums für Soziales nutzte. Mit dem Umzug der Schule in das neu errichtete Bildungszentrum in Niederbobritzsch stand das Schloss zunächst leer, seit 1999 wird es als Museum genutzt.