Po śmierci Andrzeja Szamotulskiego zamek przejęli dziedziczący po nim Górkowie herbu Łodzia i dokonywali dalszej jego rozbudowy. Fosy i mur otaczały zespół składający się z budynku mieszkalnego, baszt oraz osobno położonej wieży. W 1511 właścicielem zamku po ślubie z Katarzyną Szamotulską stał się Łukasz II Górka. W 1518 przebudował zespół zamkowy w stylu renesansowym, a wieża zwana dziś Basztą Halszki została przebudowana na cele mieszkalne. Na zachowanej tablicy fundacyjnej z herbami Łodzia należącego do Górków i Nałęcz należącego do Szamotulskich, umieszczonej pierwotnie na wieży bramnej, widnieje imię Łukasza II Górki kasztana poznańskiego i starosty generalnego Wielkopolski. Według wspomnień Raczyńskiego była tam też data 1518. W 1545 Andrzej Górka pozwał Jana Czetterwana muratora z Poznania, który nie wywiązał się ze zleconych mu prac nad przebudową pewnych pomieszczeń na zamku w Szamotułach, które w związku z tym nie nadawały się do użytku. Choć sąd radziecki w Poznaniu nakazał Janowi dokończenie robót, ten odwołał się on do króla polskiego Zygmunt II Augusta i uzyskał od niego list żelazny. Kolejna modernizacja miała miejsce w 1552, kiedy właścicielem zamku był późniejszy wojewoda, Łukasz III Górka. Po śmierci wojewody zamek przechodził w ręce rodzin szlacheckich i stopniowo podupadał.