Die Herren von Bodungen waren 1611 die Erbauer des Herrenhauses. 1763 erfolgten Erneuerungsarbeiten durch den kurmainzischen Kammerherrn Carl Wilhelm von Bodungen. Im 19. Jahrhundert wurde ein Westflügel angebaut. Zum Schloss (auch Hinterhof genannt) gehörte auch ein Gutsbetrieb mit 59 Hektar (1928).

Letzter Eigentümer des Rittergutes aus der Adelsfamilie von Bodungen war Burchard von Bodungen (1900–1976), Sohn des Werner von Bodungen. Das Schloss blieb bis zur Enteignung im Zuge der Bodenreform im Jahre 1945 in Familienbesitz und wurde anschließend als Jugendherberge genutzt. Der letzte Eigentümer Burchard von Bodungen lebte nach dem Zweiten Weltkrieg in Göttingen und war ab 1947 in der Zuckerrübenindustrie tätig. Nach der Wiedervereinigung war in dem Schloss zeitweise ein Jugendgästehaus des „Reit- und Freizeitzentrums Westerwald“ untergebracht. Der Landesverband Thüringen des Deutschen Jugendherbergswerks (DJH) übernahm das Schloss im Jahre 2000. Nachdem das Schloss in den Jahren 2001 bis 2003 grundlegend saniert wurde, eröffnete die Herberge wieder im Mai 2003. Im Herbst 2007 stellte das DJH den Betrieb ein und gab das über Erbbaurecht im Besitz befindliche Schloss an den Eigentümer, den Freistaat Thüringen, zurück.

Im August 2008 hat der Verein „Schloss Martinfeld e. V.“, der im Mai desselben Jahres zum Kauf des Schlosses von sieben Mitgliedern des Deutschen Pfadfinderbundes gegründet wurde, das Schloss erworben, um es als internationale Pfadfinderbegegnungsstätte und freie Jugendherberge zu betreiben. Die Herberge hat im September 2008 ihren Betrieb aufgenommen.