We wschodniej części miasta przy Placu Zamkowym 4 mieści się rezydencja ostatnich Jagiellonów chociaż nie posiadająca charakteru obronnego zwana tradycyjnie zamkiem królewskim. Powstała w latach 1511-1521 pod nadzorem budowniczego królewskiego Benedykta Sandomierzanina. Budynek przypominający średniowieczne wieże obronno-mieszkalne wzniesiony został poza murami miasta w zespole pałacowym Zygmunta I. Do pierwszych lat XVI wieku był miejscem obrad sejmów Wielkich Koronnych a po przeniesieniu ich do Warszawy stał się siedzibą starosty piotrkowskiego.
Podczas oblężenia miasta w roku 1657 w czasie „potopu” zamek został częściowo zniszczony i ograbiony przez Szwedów. Po zakończeniu wojen szwedzkich starosta piotrkowski Michał Warszycki odbudował zamek. Przebudowie uległ dach na tzw. namiotowy-czterospadowy natomiast wnętrza budynku otrzymały barokowy wystrój.
W wieku XIX zamek pozbawiony właściciela zaczął popadać w ruinę. Poważnie do dewastacji przyczynił się również pożar tej części miasta z roku 1865. Ze względu na duże zniszczenia władze guberni piotrkowskiej nakazały w roku 1867 rozbiórkę ostatniej kondygnacji i przeznaczyły budynek na potrzeby wojska stacjonującego w Piotrkowie. Wojsko zaadaptowało go na cerkiew garnizonową w wyniku czego zamek całkowicie zmienił swój wygląd.
Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości zamek przekazano Polskiemu Towarzystwu Krajoznawczemu. Po przeprowadzonym remoncie w wyniku którego usunięto kopuły cerkiewne dzwonnicę naprawiono dach i elewację w salach zamkowych otwarto Muzeum Krajoznawcze Ziemi Piotrkowskiej. Kolejne prace konserwatorskie miały miejsce w latach 1946-69 i przywróciły budowli historyczny wygląd nadany jej przez Michała Warszyckiego. Piotrkowski zamek jest budowlą przełomu gotyku i renesansu łączącym oba te style. Zwartość budowli grube ceglane mury usadowione na potężnych fundamentach to cechy architektury gotyckiej. Natomiast stropy okna ozdobne portale i klatka schodowa to zwiastuny nowego czyli renesansu.
Obecnie zamek jest siedzibą Muzeum Okręgowego.