Ende des 12. Jahrhunderts liessen die Herren von Hallwyl am Ufer des Aabachs einen Steinturm errichten. Die Familie machte in habsburgischen Diensten Karriere. Johans von Hallwyl stieg zum wichtigsten Beamten in den habsburgischen Vorlanden auf. Er erweiterte die Turmburg vor 1350 zu einer Wasserburg auf zwei künstlich angelegten Inseln.
Die Burg Hallwyl war das Zentrum einer Adelsherrschaft über den Hallwilersee und die Dörfer an seinem Nordende. Johans Erben setzten fest, dass die Stammgüter in Familienbesitz bleiben müssen. Dieser "Ganerbenvertrag", gepaart mit Glück und reichen Heiraten, trug dazu bei, dass die Familie das Schloss Hallwyl bis ins 20. Jahrhundert halten konnte.
1415 brannten Berner Truppen die Vordere Burg ab. Hallwyl hatte vergeblich Widerstand geleistet, als die Eidgenossenschaft grosse Gebiete des habsburgischen Aargaus eroberte. Manche Familienmitglieder hielten weiter zu Habsburg, andere anerkannten die neuen Landesherren. Rudolf III. von Hallwyl huldigte Bern und rettete damit den Familienbesitz. Er liess die Burg wiederaufbauen und erweitern.
Bern verordnete 1528 die Reformation; fortan hörte die Familie von Hallwyl in der Burgkapelle keine Messen mehr, sondern liess darin Wein keltern. Im 16. und 17. Jahrhundert verzweigte sich die Familie in den Thurgau, nach Württemberg, Österreich und Böhmen und übernahm die Konfession ihrer jeweiligen Herren.
Im Aargau baute Burkhard III. von Hallwyl die Stammburg bis 1590 zum Schloss aus. Die einstigen Wehrbauten hatten ihren Zweck verloren.
Im 17. Jahrhundert verarmte der Aargauer Familienzweig zunehmend. Das Vordere Schloss stand jahrzehntelang leer und gelangte 1674 an die mit Hallwyl verschwägerten Breiten-Landenberg. Fast 70 Jahre später gewann es Johannes von Hallwyl in einem langwierigen Prozess zurück.
Die Einkünfte aus der Herrschaft reichten nicht mehr für einen standesgemässen Lebensstil. Viele junge Männer suchten Ruhm und Reichtum in Fremden Diensten. Johannes kam als französischer Hauptmann bis nach Saint-Domingue, dem späteren Haiti.
Mit der Helvetischen Revolution 1798 verlor die Familie nicht nur ihre Vorrechte als Adlige, sondern auch die Steuereinnahmen aus der Herrschaft. Die damalige "Oberherrin", Franziska Romana von Hallwyl, war demokratischen Ideen zugeneigt und wollte als "Bürgerin" angeschrieben werden. Einer ihrer Söhne, Karl Franz Rudolf, übernahm als Aargauer Grossrat als Erster der Familie von Hallwyl ein politisches Amt. Er wohnte weiterhin im Schloss, zu dessen Unterhalt fehlten ihm aber die Mittel.
Zwei Generationen später liess sich Hans von Hallwyl in den Regierungsrat wählen. Mit dem Vermögen seiner Frau Esther von May von Rued begann er das Vordere Schloss im neugotischen Stil umzubauen. In der Wirtschaftskrise von 1874 ging er bankrott. Sein jüngerer Bruder Walther kaufte den Familiensitz. Dessen schwedische Frau Wilhelmina Kempe liess in den 1910er-Jahren die Anlage als erste Burg in der Schweiz archäologisch erforschen. Die Umbauten ihres Schwagers machte sie rückgängig.
Wilhelmina von Hallwyl gründete 1925 eine Stiftung mit dem Zweck, das Schloss zu erhalten. Seither ist es nicht mehr bewohnt. 1994 übergab die Hallwil-Stiftung das Schloss dem Kanton Aargau. Hundert Jahre später war eine umfassende Sanierung nötig, begleitet von weiteren archäologischen Grabungen. Seit 2007 ist Schloss Hallwyl ein Standort von Museum Aargau.
