Im Jahr 1017 schenkte Heinrich II. dem Paderborner Dom Güter der Region und belehnte damit die zu der Zeit im heutigen Dorf Lembeck lebenden Herren von Lembeck.

1190 errichteten die Herren von Lembeck auf sumpfigem Gelände im Bereich des heutigen Nordflügels der Hauptburg einen wehrhaften Turm, „Motte“ genannt. Die dortigen Grundmauern sind noch heute Teil der Schlossanlage. In den folgenden 450 Jahren wurde die Motte zu einer befestigten, mittelalterlichen Burganlage erweitert. In diesem Bereich befindet sich heute der Schlaun’sche Festsaal.

1526 heiratete Berta von Lembeck, Tochter des Johann von Lembeck, Bernhard von Westerholt aus dem benachbarten Vest Recklinghausen.

Im 16./17. Jahrhundert litt die Region sehr unter den Verwüstungen des 80jährigen spanisch-niederländischen Krieges und des dadurch ausgelösten 30jährigen Krieges. 1631 musste die kriegsbedingt verschuldete Familie von Westerholt ihren Besitz an die holländische Linie derer von Westerholt-Hackfurt verkaufen. Der dreißigjährige Krieg wurde 1648 mit dem „Westfälischen Frieden von Münster“ beendet.

Der 1702 verstorbene Schlossherr Dietrich Conrad Adolf von Westerholt-Hackfurt ging davon aus, dass die Schrecken dieses Krieges eine Lehre für die Menschheit seien und sich ein Krieg daher nicht wiederholen würde. Geleitet von der Hoffnung auf einen langanhaltenden Frieden hat er das barocke Wasserschloss in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts in seiner offenen Form errichtet und dabei erheblich vergrößert. An Stelle wehrhafter Mauern öffnen sich dem Besucher überall weite Ausblicke ins Umfeld.

Das Wasserschloss ist – wie in Westfalen üblich – auf zwei Inseln gelegen. Die erste Insel mit der Vorburg wurde bis 1887 landwirtschaftlich genutzt, auf der zweiten Insel steht die von den Schlossherren damals bewohnte Hauptburg. Der südliche Flügel der Hauptburg war zwar geplant, wurde aber nicht gebaut. Die aus dem Mauerwerk auskragenden Natursteine zeugen von der Bauabsicht. Die großen Wasserflächen und die freie Sicht auf das schöne Umfeld verleihen dem Wasserschloss seit drei Jahrhunderten seinen einzigartigen Charme.

1708 verheiratete sich Maria Josefa von Westerholt mit dem Wolbecker Drosten Ferdinand Dietrich Freiherr von Merveldt zu Westerwinkel.

Der westfälische Baumeister Johann Conrad von Schlaun (1695 – 1773) schuf im 18. Jahrhundert einige Ergänzungen im Außenbereich und gestaltete im Jahr 1717 den Schlaun’schen Festsaal, ein Kleinod  barocker Baukunst. Im Auftrag der Witwe des verstorbenen Dietrich Conrad Adolf erbaute er im Jahr 1726 die 2 km westlich des Dorfes Lembeck gelegene Michaeliskapelle.

Im Jahr 1887 fiel der Nordflügel der Vorburg mit seinen beiden Türmen einem Brand zum Opfer. Die Fragmente eines abgebrannten Turms zeugen noch heute von der nordwestlichen Begrenzung.

Das Wasserschloss Lembeck befindet sich bis heute im Eigentum der im Jahr 1726 in den Reichsgrafenstand erhobenen Familie von Merveldt. Seit 300 Jahren haben die Eigentümergenerationen in tiefer westfälischer Verwurzelung die ursprüngliche barocke Form des Wasserschlosses bewahrt. Dieser behutsame Umgang mit der historischen Bausubstanz macht das authentische Wasserschloss zum Zeugen einer längst vergangenen Zeit.