Historia zamku wznoszącego się nad rzeczką Trzemną w Gołuchowie liczy ponad 400 lat. Bryła zamku – po restauracji w XIX wieku – tylko pozornie ma jednolity charakter renesansu francuskiego. W rzeczywistości jej obecny kształt to rezultat trzech faz budowlanych. Pod tarasem dziedzińca ukryte są najstarsze fragmenty zamku – piwnice z II połowy XVI wieku. Wraz z fundamentami belwederu i trzech widocznych z dziedzińca wież, są jedyną pozostałością dworu obronnego wzniesionego około 1560 roku przez starostę radziejowskiego, wojewodę brzesko-kujawskiego i protektora reform – Rafała Leszczyńskiego. Druga faza budowlana związana jest z synem Rafała – Wacławem Leszczyńskim, kasztelanem i wojewodą kaliskim, kanclerzem wielkim koronnym. Odziedziczył on Gołuchów w 1592 roku, a w początkach XVII wieku przekształcił go w okazałą rezydencję magnacką.

W roku 1853 dobra gołuchowskie zakupił dla swego jedynego syna Jana, Tytus Działyński – właściciel dóbr kórnickich. W 1857 roku Jan Działyński poślubił Izabellę, córkę księcia Adama Jerzego Czartoryskiego, przywódcy stronnictwa emigracyjnego Hotel Lambert.

Mając na celu przebudowę zamku, Izabella sprowadziła z Francji artystów, wśród których znajdowali się: architekt Maurycy August Ouradou, rzeźbiarz Karol Biberon i malarz Ludwik Breugnot. Pierwowzorem realizacji architektonicznej, stały się słynne zamki królewskie znad Loary, dlatego dzisiaj podziwiać możemy w Gołuchowie charakterystyczne wysokie, kryte łupkiem dachy, smukłe kominy i wystrój rzeźbiarski typowy dla tych XVI-wiecznych budowli francuskiego renesansu. Podczas trwających kilkanaście lat prac, wiele pochochodzących z czasów Leszczyńskich detali zarówno zewnętrznego jak i wewnętrznego wystroju, zostało odrestaurowanych.

Zamierzeniem Izabelli z Czartoryskich Działyńskiej było utworzenie w odbudowanym zamku nie tylko rezydencji, ale i muzeum. Izabella zmarła w roku 1899 we Francji, ale pochowana została w Gołuchowie, w przebudowanej w tym celu kaplicy, znajdującej się na terenie parku. Na sześć lat przed śmiercią utworzyła Ordynację Książąt Czartoryskich w Gołuchowie. W jej statucie gwarantowała ogólną dostępność swoich zbiorów oraz ich niepodzielność. To prywatne muzeum funkcjonowało nieprzerwanie do września 1939 roku. II wojna światowa stała się dla kolekcji Izabelli Działyńskiej tragedią. Zrabowane przez hitlerowców zbiory zostały wywiezione, wiele eksponatów zniszczono, inne zaginęły. Ocalała część kolekcji powróciła do Polski w 1956 roku z byłego Związku Radzieckiego.

Zamek w roku 1951 został przejęty przez Muzeum Narodowe w Poznaniu, którego zasługą są dwukrotnie przeprowadzane kompleksowe prace konserwatorskie, mające na celu usunięcie zniszczeń powstałych w latach 1939-1951. Nowy gospodarz wyposażył sale zamkowe we własne zbiory, m.in. wspaniałe gobeliny, renesansowe malarstwo europejskie, rzadkie okazy mebli, kolekcję rzemiosła artystycznego. W miarę upływu czasu powracają do Gołuchowa zabytki pochodzące z kolekcji Izabelli Działyńskiej. Obecnie obejrzeć można część dawnego zbioru waz antycznych, obrazy malarzy polskich i zachodnioeuropejskich oraz niektóre meble z dawnego wyposażenia zamku.