Ve středověku stávala patrně na místě dnešního zámku gotická tvrz. Pozdně renesanční zámecký objekt postavil koncem 16. století Mikuláš z Bubna (portálek v nádvoří pod arkádou nese letopočet 1590). Kolem roku 1630 byla do zámku vestavěna nádvorní arkáda s toskánskými sloupy. Významné změny přinesla léta 1670 - 1690, kdy byla původní stavba upravena v duchu raného baroka. Byly sneseny renesanční štíty, zámek dostal vysokou šindelovou střechu s věžičkou, nový vstupní portál, byla zabílena sgrafita. Postavena nová hospodářská stavení, zachovaná dodnes. V 18., 19. a 20. století se v Doudlebech prováděly jen menší účelové úpravy, setřely však raně barokní ráz zámku, který před rokem 1945 začal valem chátrat. Zajímavost ze současnosti zámku - některé interiéry a exteriér zámku byly použity ve velkofilmu Juraje Jakubiska Báthory. Doudleby prý nejlépe vystihovaly podobu čachtického zámku, letního sídla hraběnky Alžběty Báthory.