Na místě dnešního zámku stávala původně pozdně gotická tvrz, zničená v průběhu třicetileté války. V letech 1690–1693 si na jejím místě tehdejší majitelé Sychrova Lamottové z Frintropu postavili dvoupatrový barokní zámek. V roce 1820 koupila sychrovský zámek původem francouzská knížecí rodina Rohanů a Sychrov se stal jedním z jejích hlavních sídel. Protože však starý barokní zámek nesplňoval nároky Rohanů na reprezentaci a pohodlné bydlení, nechal jej kníže Karel Alain Gabriel Rohan ve 20. letech 19. století rozšířit ve stylu pozdního klasicismu. Kníže Kamil Filip Josef Idesbald Rohan pak v letech 1847–1862 provedl rozsáhlou přestavbu zámeckých budov ve stylu romantické gotiky, vzápětí byly novogoticky upraveny i veškeré zámecké interiéry.
Ve 2. polovině 19. století, v době knížete Kamila, vášnivého botanika, se těšil přízni přilehlý zámecký park.