Seit 1350 ist am Ort ein Rittergut erwähnt, das seit 1533 im Besitz derer von Schönfeld ist. Nachdem das Gut im Dreißigjährigen Krieg zerstört worden war, erwarb der kursächsische Rittmeister Christoph Vitzthum von Eckstädt (1633–1711) das Anwesen und ließ hier ab 1660 eine Vierflügelanlage anstelle des zerstörten Vorgängerbaues errichten – die größte Schlossanlage des heutigen Nordsachsen. Im Süden liegt der Schlosshof, im Norden der unmittelbar anschließende Wirtschaftshof. Das Herrenhaus dürfte noch vor dem 1688 geweihten Kirchenbau vollendet worden sein. Sein Sohn, Friedrich I. Vitzthum von Eckstädt (1675–1726), geheimer Kabinettsminister unter August dem Starken und seit 1711 Reichsgraf, ließ 1711 den Mitteltrakt in hochbarocken Formen umgestalten, vermutlich durch einen italienischen Architekten, der in Warschau tätig war. Die Würfelform, die Pilasterordnung, das relativ flache, zugespitzte Dach und der große Giebel erinnern an Barockvillen der Lombardei und des Veneto aus dem 17. Jahrhundert. Demgegenüber erscheinen die Steinmetzarbeiten, besonders am Balkon, der das Portal bekrönt, im Stil der Permoser-Werkstatt.
Friedrich Vitzthums Witwe Rahel Charlotte, geborene Gräfin von Hoym, die ihren im Duell umgekommenen Gemahl um 27 Jahre überlebte, ließ den Ausbau der Innenräume vornehmen, darunter des großen Festsaals im Obergeschoss. Sie erbaute um 1730 auch das Barockschloss in Otterwisch. Das Gut Schönwölkau blieb bis zur Enteignung 1945 im Besitz der Grafen Vitzthum von Eckstädt. Restaurierungen erfolgten in den Jahren 1964–1966, 1970 (innen) und 1991/1992 (Mittelbau und Dach). Zu DDR-Zeiten wurde das Schloss vom Volkseigenen Gut (VEG) Wölkau genutzt.
1998 erwarb eine private Gesellschaft von vier Investoren, darunter Justus Frantz, das intakte Anwesen, um hier ein Kulturzentrum einzurichten, doch blieben die versprochenen Investitionen aus, obwohl die Erwerber zu Vertragsstrafen verurteilt wurden.[1] Das barocke Kleinod ist durch unterlassene Instandhaltung stark gefährdet.[2] 2020 wurde es von einem Berliner Immobilienunternehmen erworben, das bis frühestens Ende 2024 umfassende Sanierungen vornehmen möchte. Geplant sind die Einrichtung einer Tagespflege sowie 250 Pflegeappartements.[3]