Prvními historicky doloženými majiteli tohoto území byli premonstráti z louckého kláštera ve Znojmě, kteří ho v roce 1358 směnili s moravským markrabětem Janem Jindřichem Lucemburským. Ten zde - na nejužším místě skalnaté šíje, asi 80 metrů nad hladinou Dyje - postavil dnešní tzv. dolní hrad, a to jako opevněné sídlo plášťového typu využívané k příležitostným loveckým pobytům. Dodnes se z něj zachovala nižší parkánová hradba a do ní unikátně vložený soustředný ovál vnitřní hradby o síle až tří metrů, postupně zvyšovaný až na třináct metrů.


Lucemburkové hrad dlouho nevyužívali, již syn Jana Jindřicha Jošt Moravský, pozdější římskoněmecký král, přenechal v roce 1403 nový zeměpanský hrad svému stoupenci Přechovi z Kojetic. Po něm pak v držení Nového Hrádku následovali - nejpozději od roku 1420 - rakouští Eitzingerové, kteří na protilehlém břehu Dyje vlastnili i důkladně opevněnou Kaju. Za nich došlo, v době husitských válečných bouří a v dalších dvou stavebních etapách 15. století, k zásadní přestavbě hradu.


Především byl zrušen původní obytný markraběcí palác a nahrazen architektonicky nenáročnou dvouprostorovou stavbou s trámovými stropy. Do západního konce uzavřeného nádvoří pak Eintzingerové vložili patrovou budovu s pultovou střechou a do jeho východní části dvě budovy další, dnes jen obtížně rozpoznatelné. Opevnění  zesílili o štítovou hradbu tzv. přihrádku s malými okénkami střílen, která se v jižním konci, u dna prohloubeného šíjového příkopu, přimykala k vysoké hranolové věži. Ta se pak otevírala v přízemí a v patře do nové, asi palácové budovy, od níž pak hradební zeď pokračovala západním směrem k vnější obalové zdi jádra.


S tím se však nespokojili. Na předsunutém východním směru vybudovali ještě okolo roku 1438 mohutnou třičtvrtěválcovou věž chránící vstup do vnějšího areálu hradu. Do ní vevázali hradební zeď vymezující z jižní strany dnešní velké nádvoří, v jehož dolní části, těsně nad příkopem, postavili novou, dnes již téměř rozpadlou budovu asi pevnostní funkce. Komunikaci do hradu pak ukončili dřevěným mostem spočívajícím na dvou kamenných pilířích a zaústěným do vstupního portálu přihrádku.


V třetí čtvrtině 15. století byl vývoj hradu v podstatných rysech dokončen posledním významnějším stavebním podnikem. V předsunutém východním předhradí byla přezděna dosud dovnitř otevřená třičtvrtěválcová věž, k níž stavebníci ze severní a západní strany připojili dvě trojpodlažní křídla nového hradního paláce. Vznikla tak samostatná fortifikační dispozice s miniaturním obdélným nádvořím dnešního takzvaného mladšího hradu.


V 16. století se na takto vybudovaném vrchnostenské sídle vystřídalo v krátkých intervalech několik šlechtických rodů. Byli to pánové z Bačkovic a s nimi spříznění Kunštáti, kteří okolo roku 1525 ještě opevnili ze severu východní předhradí novou zdí zakončenou bastionem s klíčovými střílnami. Dominium po nich zakoupili Krajířové, Čertorejští, Dietrichsteinové, Berkové z Dubé a Streinové. V roce 1617 ho pak poprvé získali držitelé Vranova Althannové, kteří na několik staletí obě dominia spojili do jednoho celku.


V 17. století za Scherfenbergů  dolehly na Nový Hrádek hrůzy třicetileté války. Okolní vesnice byly popleněny a nedostatečně zajištěný hrad byl v roce 1645 - za nejasných okolností - obsazen a částečně pobořen švédským vojskem generála Torstensona. Jeho vojenský význam byl od této doby již minimální. Pobořené části nebyly obnovovány - jistě pro nedostatek finančních prostředků, které noví majitelé věnovali v nebývalém rozsahu na přestavbu sídelního Vranova, ale i proto, že se od základu změnil názor na tradiční obytnou roli nepohodlného kamenného hradu ležícího navíc v lesích a stranou hlavních cest. Vrchností byl opuštěn - nejpozději Althanny, kteří v roce 1680 získali vranovskonovohrádecké panství opět do svého majetku a kteří ho drželi až do konce 18.století. Jeho některé zachovalé budovy však byly nadále aspoň zčásti využívány - jako dočasné útočiště nebo i skladové zázemí rozsáhlých vrchnostenských hospodářských provozů v jen tři kilometry vzdáleném Lukově.


V roce 1799 se Nového Hrádku ujal nový dominus - polský hrabě Stanislav Mniszek, který na velkém nádvoří - zřejmě již v roce 1800 - adaptoval starší budovu na hájovnu a později, snad v dolní části zříceniny, zřídil prodejní sklad kameninového zboží z vlastní vranovské továrny. V duchu pronikajícího romantického názoru upravil i horní hrad, a to pro krátkodobé výletní a lovecké pobyty své rodiny a svých hostí. Na tuto činnost pak navázala jeho dcera a dědička Luitgarda Stadnická, která nechala někdy v druhé polovině 19. století rozšířit a zpevnit zahradní terasy na jihovýchodním svahu.


Ing. Adamu Zbyňku Leonovi Stadnickému, pravnukovi Stanislava Mniszka, byla za první pozemkové reformy v dvacátých letech 20. století zřícenina zkonfiskována a pronajata Klubu českých turistů, který ji zpřístupnil veřejnosti a zřídil v ní navíc noclehárnu pro mládež s kapacitou dvaceti lůžek. Za druhé světové války se její přední část stala celoročním obydlím pro skupinu totálně nasazených polských žen vykonávajících zemědělské práce v lese a u německých sedláků v Lukově. Hájovna na prvním nádvoří byla přeměněna na veřejný hostinec pro turisty.


Počátkem padesátých let, tedy krátce po komunistickém puči, se Nový Hrádek ocitl ve velice přísně hlídaném, tzv. zakázaném pásmu, do něhož měli přístup jen vojáci Pohraniční stráže. Tím, že na ní ustala na čtyřicet let veškerá lidská činnost, se výrazně zanedbala péče o její stavební stav, na straně druhé ji to však - trochu paradoxně - ochránilo před moderními devastacemi. V nepřítomnosti člověka tu navíc začaly probíhat volné přírodní procesy, které způsobily srůstání přírodních prvků se středověkou architekturou hradu. Vzniklá „srostlice“, zachovávající Novému Hrádku autentický vzhled starožitného sídla, je dnes mimořádně cenným krajinotvorným prvkem v prostředí první, nejpřísněji chráněné zóny Národního parku Podyjí.