W 1560 nastąpiła przebudowa klasztoru na renesansowy zamek. Od 1619 był on rezydencją księżnej Zofii von Schleswig-Holstein, wdowy po księciu pomorskim Filipie II. Po jej śmierci przeszedł na własność elektora brandenburskiego. Po pożarze w 1679 zamek ok. 1682 został całkowicie przebudowany. W 1690 na zamku w Trzebiatowie gościł krótko Fryderyk I Pruski. W 1761 służył za koszary wojsk rosyjskich. W latach 1750–1791 był własnością księcia Fryderyka Eugeniusza Wirtemberskiego. Urodzili się tutaj król Fryderyk I Wirtemberski i arcyksiężna Elżbieta Wirtemberska, a dzieciństwo spędziła caryca Maria Fiodorowna.
W XVIII wieku dawny zamek Gryfitów został przebudowany w stylu klasycystycznym. W latach 1785–1790 w pałacu mieszkała Maria z Czartoryskich Wirtemberska, jej gościem bywał malarz Jan Rustem, autor malowideł pałacowych. W latach 1797–1811 pałac trzebiatowski był w posiadaniu feldmarszałka Gebharda von Blüchera. Później przeszedł na własność burmistrza Trzebiatowa, który zdecydował się na rozbiórkę części obiektu. W 1855 roku budynek utracił funkcje rezydencyjne. Przejął go Urząd Ziemski przeznaczając pałac na biura i mieszkania. Po I wojnie światowej obiekt został przystosowany na potrzeby trzebiatowskiej szkoły rolniczej.