Замок розташований у північно-східній частині міста, на невисокому пологому мисі, що підноситься на 15 м над колись багнистою заплавою при злитті річок Буг і Бужок. У плані - це видовжений багатокутник, звернений східним гострим кугом до заплави. Початкові етапи будівництва замку сягають давньоруських часів. У літописах Межибоже згадується за 1146 р. На початку XIII ст. Меджибіж належав галицько-волинському князеві Данилові Галицькому, згодом перебував у складі Болохівських земель. Залишки замчища XI—XIII ст., що займало східну частину замкового мису, підтверджують військове значення Меджибожа. У 1241 р. Меджибіж здобули татари. У середині XIII ст., в період боротьби з ними Данила Галицького, замок був зруйнований. Замок давньоруської доби належав до мисового типу. Його тогочасна площа не перевищувала 0,25 га. Вірогідно, він мав муровану круглу башту, тип якої можна виводити від волинських веж-стовпів, поширення яких пов'язують з оборонним будівництвом Данила Галицького. До середини XIV ст. Меджибіж перебував під владою татар, аз 1362 р. увійшов до складу Великого князівства Литовського. Його власниками, за різними версіями, були або подільські князі Корятовичі, або волинський князь Любарт. У 1393 р. великий литовський князь Вітовт, підкоривши Поділля, продав його польському королю Ягеллу, який 1395 р. віддав Меджибіж у числі кількох подільських замків краківському воєводі Спиткові з Мельштина, відомому військовим будівництвом на Поділлі.Є підстави припускати, 
що мурований периметр укріплень давнього ядра меджибізького замку сформувався саме в 2-й половині XIV ст. На східному кінці трикутного в плані укріплення в цей час існувало дві башти: кругла (зовнішній діаметр -10 м; стіни завтовшки 1,8 м складені з жолобчастої цегли 5,5x15...16х27...29 см) та прямокутна (14x16 м; стіни завтовшки 3 м - з вапняку). Прямокутна башта була добудована до круглої зі сходу, на зламі оборонних мурів, і повністю висунута в бік поля, внаслідок чого кругла башта опинилася всередині замку. У розпланувальній схемі та оборонній концепції XIV ст. простежується певний зв'язок з литовською фортифікаційною традицією, зокрема з замками міст Гродно та Новогрудок Замкову церкву, розміщену між західним муром давнього ядра замку та сучасним західним муром, теж пов'язують з періодом XIV ст.. З 1444 р. Меджибіж, що лежав на з'єднанні двох татарських військових шляхів - Кучманського та Чорного, увійшов до складу Королівства Польського. Первісне укріплення було розбудоване в західному напрямку. Добудовано чотири прясла оборонних мурів заввишки до 21 м з численними бійницями, а також наріжні башти: з півночі - круглу (зберігся лише нижній ярус, верхні перебудовано в XIX ст. на восьмигранні); на північному заході - п'ятигранну; третя, південно-західна башта (Г. Логвин вважає її надбрамною) не збереглася. Різні дослідники датують башти в широкому хронологічному діапазоні - від XV до XVII ст. Площа замку в XV-XVI ст. становила понад 1 га.Повністю збережена північно-західна (Лицарська) 
башта належить до типу пунтонів - протобастіонних п'ятигранних башт, відомих на Поділлі з 3-ї чверті XV ст. Наприкінці XV ст. замкову церкву перероблено на костел. Після 1540 p. нові власники Меджибожа - Сенявські здійснили модернізацію замку. Східний оборонний вузол було підсилено з боку поля потужною й унікальною за типом наріжною чотириярусною бастеєю зі стінами завтовшки 2,3-2,9 м, яка підковою охопила зі сходу прямокутну башту. Це споріднило Меджибіж з групою подільських замків з "наріжниками" (Язловець, Скала-Подільська, Бучач, Теребовля, Сидорів), проте ані в подільській, ані в східноєвропейській фортифікації прямих аналогій меджибізькій бастеї немає. Вона являє собою тупокутний наріжник з двома парами симетричних до нього сегментних виступів, які в плані розміщені по підковоподібній кривій, описаній навколо квадратної башти. Три бойові яруси бастеї розчленовані за ренесансною традицією білокам'яними горизонтальними гуртами й обладнані багатоканальними бійницями з арковими перемичками; 4-й ярус - відкритий бойовий майданчик. Тут простежується певний типологічний зв'язок з італійською фортифікаційною школою (зокрема зі шкіцами фланкувальних укріплень Леонардо да Вінчі).У комплексі з бастеєю до північно-східного муру ззовні прибудовано казематну куртину з чотирма бойовими ярусами аналогічної архітектури, надбудовано круглу та квадратну башти, до південного муру прибудовано невеличку круглу башту (не збереглася). Водночас з боку замкового двору до цього ж муру примкнув двоповерховий ренесансний палац, а до північного та східного мурів - одноповерхові кордегардії. Наприкінці XVII - на початку XVIII ст. південні мури замку, в місці прилягання палацу, ззовні підсилюють потужними контрфорсами, долішні яруси замкових укріплень забутовують землею, на подвір'ї будують нові кордегардії, стайні, будинок коменданта. Церква набуває барокового декору. З середини XIX ст. замок втрачає оборонну функцію, перебудовується в стилі неоготики і набуває палацового вигляду.З 1967 р. колективом працівників інституту "Укрпроектреставрація" під керівництвом Є. Лопушинської (1917-1996 pp.) ведуться дослідження і реставрація замку.
