Das genaue Entstehungsdatum der Mindelburg ist nicht bekannt. Wahrscheinlich wurde sie zum Schutz der Salzstraße von München zum Bodensee um 1160 errichtet. Bauherr war vermutlich der bayerisch-sächsische Herzog Heinrich der Löwe (Herzog von Bayern 1156 bis 1180). Nach 1180 ging der Besitz an die Herren von Mindelberg über, deren Hauptsitz zunächst jedoch die ältere Burg Mindelberg bei Egelhofen blieb.

Den Mindelbergern wird die Gründung von Stadt und Markt Mindelheim zugeschrieben. Diese welfischen, dann staufischen Ministerialen waren Stadtherrn von frühestens 1160 bis 1363. Am 22. Juni 1363 verkaufen die letzten Mindelberger, die zu so genannten Raubrittern geworden waren, die beiden Burgen und die Herrschaft Mindelheim an die Augsburger Domherren Heinrich und Walter von Hochschlitz. Diese veräußerten den Besitz schon im April 1365 an den Augsburger Bischof Markwart von Randeck.

Bis zur erfolgten Zahlung wurde die Herrschaft Herzog Friedrich von Teck treuhänderisch übergeben. Nachdem Bischof Markwart noch im gleichen Jahr Patriarch von Aquileja geworden war, verweigerte Herzog Friedrich von Teck die Herausgabe der Herrschaft dem neuen Bischof Walter von Hochschlitz. Friedrich von Teck (gestorben 1389) verteidigte die Herrschaft erfolgreich gegen Bischof und Domkapitel von Augsburg.

Die um 1370 ausgebaute Mindelburg wurde nun Herrschaftssitz. Seit Mitte des 15. Jahrhunderts wurde die Mindelburg auch Schloss auf dem St. Georgenberg genannt. Nach Herzog Ulrich von Teck (gestorben 1432) und dessen Bruder Ludwig, Patriarch von Aquileja (gestorben 1439), kamen Burg und Herrschaft auf dem Erbweg an die Herren von Rechberg. Bero II. von Rechberg verkaufte sie am 24. Juli 1467 an die Brüder Ulrich und Hans von Frundsberg.

Die 119 Jahre währende Herrschaft der Herren von Frundsberg (1467 bis 1586) war zugleich die Blütezeit der Mindelburg. In diese Zeit fällt der Ausbau der Burg zur modernen Festung mit Rondellen und Rundtürmen. Unter Georg II. wurde der Westflügel zwischen Palas und Turm errichtet.

Nach dem Tod des kinderlosen Georg II. von Frundsberg 1586 entstand ein langwieriger Erbfolgestreit zwischen dessen Vetter Wolf Veit von Maxlrain und Christoph Fugger. Durch Vertrag vom 18. Juli 1614 erwarb Herzog Maximilian I. von Bayern die maxlrainischen Ansprüche und besetzte 1616 Mindelheim; die Fugger mussten sich mit einer Entschädigung zufrieden geben.

Damit verlor die Mindelburg endgültig ihre Funktion als Herrschaftssitz. 1632 besetzten die Schweden die Burg. 1646 wurde sie von ihnen niedergebrannt. Seit dem Wiederaufbau um 1670 diente die Mindelburg nur noch als herrschaftlicher Kornspeicher. Im frühen 18. Jahrhundert erwarb die Familie von Zündt die landwirtschaftlichen Gebäude der Vorburg, die sie bis 1832 besaß.

Das Areal der ziemlich baufälligen Hauptburg verkaufte der bayerische Staat 1878 an den Münchner Architekten Ludwig Schramm, einen gebürtigen Mindelheimer, der sie als Wohnschloss im Geschmack der Zeit wiederherstellte. Nach seinem Tod (1903) folgte ein mehrfacher, rascher Besitzerwechsel: auf Ludwig Schramm sen. (gestorben 1905) folgte Dr. Ludwig Schramm jun., prakt. Arzt, Herr von Brauchitsch, aus Schlesien, dann Dr. Konstein, aus Berlin, Dr. Schwarzwälder, ein pfälzischer Weingutsbesitzer, von 1924 bis 1926 Dr. Jansen, Berliner Spezialist für Ohrenheilkunde und schließlich von 1926 bis 1927 Dr. Felix Bergmann, ein Jurist aus Berlin. Am 5. November 1927 kaufte die Stadt Mindelheim die Hauptburg mit dem so genannten Benefiziatenhaus. Die Kapelle untersteht als eigene Stiftung der kath. Pfarrgemeinde St. Stephan.

Die Burg, zunächst dem städtischen Museum zur Verfügung gestellt, diente ab 1935 als Bauernschule des Reichsnährstandes, ab 1943 als Gebietsführerschule der Hitlerjugend, von 1945 bis 1950 als Versehrtenkrankenhaus. Seit 1950 ist sie an den Verlag W. Sachon vermietet