W latach 1579–1593 kasztelan wojnicki, podkomorzy wielki koronny Jan Tęczyński „wielkim kosztem zmurował prawie znowa zamek na Tenczynie” – pisał Bartosz Paprocki w Herbach rycerstwa polskiego. Zamek posiadał trzy skrzydła, otwarte ku zachodowi, ozdobione renesansowymi attykami, gzymsami i krużgankami. Rozbudowa ciągnęła się do początku XVII wieku. Zamek wraz z podgrodziem został otoczony murem kurtynowym, od północy wzmocniono go basteją wjazdową (barbakanem), a od południa dwiema pięciokątnymi bastejami. Pod zamkiem rozciągały się ogrody (od północy) i winnice (od zachodu i południa). Ostatnią dużą inwestycją na zamku była gruntowna przebudowa kaplicy zamkowej, dokonana w początkach XVII wieku przez Agnieszkę z Tęczyńskich Firlejową, późniejszą fundatorkę klasztoru o. karmelitów bosych w Czernej. W 1637 zmarł wojewoda krakowski Jan Magnus Tęczyński, ostatni męski przedstawiciel rodu. Jego jedyna córka Izabela wyszła za mąż za Łukasza Opalińskiego. W 1655 marszałek wielki koronny Jerzy Lubomirski, ustępując przed Szwedami, ukrył skarbiec koronny w Starej Lubowli na Spiszu, ale rozpuścił fałszywą wieść, że skarbiec znajduje się na Tenczynie. Oddział szwedzki pod dowództwem Kurta Christopha von Königsmarck obległ zamek w 1655, i po obronie załogi pod dowództwem kapitana piechoty Jana Dziuli, przyjął jego kapitulację.