An der Stelle des Schlosses Oberthal stand der älteste bekannte Edelsitz der Gemeinde Thal. Hier lebten die Herrn von Waldsdorf. Die Herren von Windischgrätz traten danach das Erbe der Herren von Waldsdorf an. Das Schloss Oberthal war von 1315 bis 1605 in deren Besitz. Die Herren von Windischgrätz waren in dieser Zeit die beherrschenden Grundherren von Thal. 1605 verkauften sie Oberthal. Im Verlauf ihrer Herrschaft in Thal haben sie von den Waldsdorfern und anderen Grundherren in Thal fast alle Thaler Bauerngüter aufgekauft und so einen großen Grundherrschaftsverbund gegründet. 1443 wurde der Besitz zwischen zwei Brüdern in Oberthal und Unterthal aufgeteilt.

Bis ins 16. Jahrhundert stand in Waldsdorf/Oberthal nicht eine Burg oder ein Schloss, sondern ein wehrhafter Edelhof mit einer großen Meierei. Bei größeren Umbau bzw. Instandsetzungsarbeiten im Jahr 1563 entstand im wesentlichen der heutige Baukörper des Schlosses Thal. Der Innenhof wird an drei Seiten von dreigeschossigen Säulenarkaden umschlossen. Der damalige Bauherr und Besitzer war Erasmus von Windischgrätz. Aus dieser Zeit existiert auch ein unterirdischer Gang, der in Richtung Graz führt und nach einigen hundert Metern nicht mehr begehbar ist. 1605 wurde Schloss Thal an Bernhard Walther von Walthersweil verkauft, der bis 1622 in seinem Besitz war.

Von 1622 bis 1624 war Schloss Thal im Besitz der Familie Schranz zu Schranzenegg, danach wurde es an Siegmund Friedrich Graf Trautmannsdorff verkauft. Danach blieb das Schloss bis 1798 im Besitz dieser Familie. Der Bruder von Siegmund Friedrich, Maximilian machte am kaiserlichen Hof eine glänzende Karriere und gilt als „Vater des Westfählischen Friedens", mit dem der 30- jährige Krieg 1648 beendet wurde. Oberthal war nur eines der vielen Schlösser der Trautmannsdorff. In der Zeit der Herrschaft von Siegmund Friedrich d. j. von Trautmannsdorff wurde das Schloss Oberthal zwischen 1656 und 1661 um- und ausgebaut und es wurde damit zu einem der glanzvollsten Schlösser in der Umgebung der Landeshauptstadt. Oberhalb des Schlosses entstand ein großer, nach französischen Vorbildern angelegter Lustgarten, umgeben von einer Mauer und ausgestattet mit Grotten und Lusthaus.

1798 wurde Schloss Thal samt Herrschaft an Leopold Edler von Warnhauser verkauft und blieb bis 1841 im Besitz dieser Familie. Von 1841 an gehörte das Schloss den Freiherren von Walterskirchen. Es wurde in dieser Zeit gründlich renoviert und umgestaltet und hatte in dieser Periode seine Blütezeit. Bis 1905 blieb Oberthal im Familienbesitz derer von Walterskirchen. Nach der Revolution 1848 und dem Tod des Freiherrn Wilhelm von Walterskirchen war auch die lange Blütezeit der Herrschaft Oberthal vorbei. 1905 wurde Oberthal an eine slowenische Unternehmergruppe verkauft, die vor hatte, die Waldungen in Oberthal intensiv zu nutzen. Zu diesem Zweck wurde in Thal eine Dampfsäge errichtet. In dieser Zeit ging es mit dem Besitz bergab, Säge und Besitzer waren bald pleite.

Das Anwesen wechselte mehrmals den Besitzer und verfiel zunehmend bis es in den Besitz von Dr. Friedrich Schuster kam. Dr. Schuster setzte das Schloss wieder instand, beseitigte die Umbauten aus 1846 und stellte den ursprünglichen Barockbau wieder her. In dieser Zeit erhielt der ursprüngliche Renaissance-Arkadenhof wieder seine ursprüngliche Schönheit zurück. Nicht nur das Schloss, sondern auch die Waldungen wurden unter Dr. Schuster mit beträchtlichem Aufwand saniert. Das Schloss wurde an das elektrische Strom- und Telefonnetz angeschlossen und es wurde eine eigene Wasserleitung errichtet. Auch die ramponierte Parkmauer wurde erneuert. Nach dem Ende des ersten Weltkriegs konnte Schuster eine Beschlagnahme des Schlosses erfolgreich verhindern.

1940 kam das Schloss und der Besitz in die Hände der Familie Essberger-Rantzau. John Theodor Essberger war Staatsrat der Hansestadt Hamburg. Nach Ende des zweiten Weltkriegs wurde das Schloss zuerst von den Russen und später von den Engländern in Beschlag genommen. Von 1945 bis zum Staatsvertrag 1955 war hier die britische Kommandantur untergebracht, von 1955 bis 1957 war ein Teil des Schlosses an die Englische Botschaft vermietet. Mit 1. November 1958 wurde der Besitz an den Herrn Essberger zurückgestellt, 1959 verstarb dieser und der Besitz kam in die Hände seiner Tochter Lieselotte verehelichte von Rantzau. Frau Liselotte von Rantzau verstarb 1993. Von diesem Zeitpunkt an ging der Besitz an Ihre Söhne Dr. Eberhart und Heinrich von Rantzau.