Das Schloss verdankt seinen Bau in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts dem gesteigerten Repräsentationsbedürfnis der absolutistischen Fürsten.
Nach dem Dreißigjährigen Krieg gab es gemäß der Bestimmungen des Westfälischen Friedens in Osnabrück abwechselnd einen katholischen Fürstbischof (dessen Residenz bis dahin die Iburg war) und einen evangelischen Fürstbischof. Der erste weltliche (lutherische) Fürstbischof von Osnabrück war Ernst August von Braunschweig-Lüneburg (1662-1698), der ab 1667 das neue Schloss als vierflügelige Residenz errichten ließ. Das viergeschossige Hauptgebäude beherbergte dabei neben einer Hauskapelle auch einen 25 Meter langen, repräsentativen Festsaal. Mit dem Ende des alten Reiches und der Aufhebung der geistlichen Fürstentümer 1803 verlor auch das Osnabrücker Schloss seine Funktion als Residenz, es wurde für Verwaltungszwecke genutzt.
Nach dem 2. Weltkrieg wurde das zerstörte Schloss wieder aufgebaut und der Schlossgarten, der im 17. Jahrhundert als barocker Schlossgarten nach den Plänen des bekannten Gartenarchitekten Martin Charbonnier entstanden war, wurde nach Plänen von Prof. Werner Lendholt auf seiner ursprünglichen Fläche neu gestaltet.
Seit 1974 beherbergt das Schloss mit seiner leuchtend gelben Fassade unter anderem Präsidium und Verwaltung der neugegründeten Universität Osnabrück.