Nachweislich befand sich seit 1180 an der Stelle des heutigen Schlosses eine vierseitige, von Wassergräben umgebene Burg der Ritter von Eckartsau.

Nach dem Erlöschen des Geschlechtes der Eckartsauer wechselten die Besitzer häufig. 1720 kaufte der böhmische Hofkanzler Graf Kinsky das Schloss und die Herrschaft Eckartsau. Er ließ den alten Wehrbau zum barocken Jagdschloss umbauen.

Erstrangige Künstler wie Fischer von Erlach, Lorenzo Mattielli, Daniel Gran, Francois Roettiers arbeiteten an der Neugestaltung des Schlosses mit. Der Kinsky-Besitz wurde 1760 von Franz Stephan von Lothringen (Gemahl von Kaiserin Maria Theresia) erworben und 1797 in den Familienversorgungsfond des Hauses Habsburg übertragen.

Thronfolger Franz Ferdinand ließ dann um 1900 das stark baufällige Schloss restaurieren und den Süd- und Osttrakt neu errichten. Für Kaiser Karl I und Zita war dann Schloss Eckartsau der letzte Aufenthaltsort vor ihrer Abreise ins Exil am 23.März 1919. Durch die Wirren des 2. Weltkrieges und die sowjetische Besatzung wurde das Schloss stark in Mitleidenschaft gezogen.

In der Nachkriegszeit übernahmen die Österreichischen Bundesforste AG die örtliche Verwaltung. Das Schloss wurde renoviert und wieder der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Dem mitten im Nationalpark Donau-Auen gelegenen Jagdschloss Eckartsau wurde 2002 das Österreichische Museumsgütesiegel verliehen.

Schloss Eckartsau ist auch unverwechselbares Ambiente für rauschende Feste, Konzerte, Seminare, Filmprojekte und sonstige Events. Weiters werden "Laternenführungen" (nächtlicher Rundgang nur mit der Laterne, auch in sonst nicht gezeigte Bereiche des Schlosses) sowie ein "Dinner in der Kaiserwohnung" (exklusiver Abend in der Kaiserwohnung mit Schlossführung, dreigängigem Dinner und auf Wunsch ein Konzert nach Wahl) angeboten.

Ebenso befindet sich eine Informationsstelle des Nationalpark Donau-Auen mit einer Sonderausstellung "Vom kaiserlichen Jagdgebiet zum Nationalpark" im Schloss.