Zwischen 1500-1619 waren die Herren von Rossau mit der Neuburg belehnt. In dieser Zeit findet der Umbau des Hauptbaus zum Schloss statt. Der Treppenturm ist mit der Jahresangabe 1527, das Rundbogentor mit 1615 bezeichnet.
Zwischen 1803-1845 geht das Schloss Neuburg an das Fürstentum Leiningen über und es folgen einschneidende Umgestaltungen. Dabei wird der Seitenflügel mit Freitreppe geschaffen, wovon die lateinische Inschriftentafel zeugt, die die Jahresangabe 1855 wiedergibt.
Im Jahr 1845 erwirbt Graf Carl von Leiningen-Billigheim die Neuburg.
1869 gelangt die Neuburg in den Besitz der Cetto. Danach steht sie einige Jahre leer, worunter vor allem die Bausubstanz litt.
1935 wurde sie zur Kreisschulungsburg umgenutzt.
1945 übernahm das Land Baden-Württemberg die Burg, die für einige Jahre als Zuflucht für Flüchtlinge und Heimatvertriebene diente.
1959 richtete eine Hotelierfamilie in den Mauern ein Hotel mit Restaurantbetrieb ein.
1978 erwarb die Kernkraftwerk GmbH von Obrigheim das Anwesen und es folgte eine grundlegende Renovierung. Im Anschluss wurde es erneut als Hotel- und Gasstättenbetrieb verpachtet.
2001 erfolgte eine zweite Komplettrenovierung, wobei eine technische Anpassung an heutige Standards eines Tagungs- und Eventhotels der gehobenen Klasse vorgenommen wurde; es wurden ferner weitere Investitionen in die Instandhaltung bzw. Modernisierung getätigt.

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