Le château aurait été construit en 1292 par un certain Friedrich de Schonevels. Plus tard, sa possession revint par mariage aux seigneurs d'Ansembourg, puis de Sanem.
Au début du 16e siècle, Henri Schloeder de Lachen, seigneur de Schoenfels et Busbach devient propriétaire. L’entrée du donjon est décorée des armes des Schloeder von Lachen.
Le château féodal de Schoenfels, sans grande valeur stratégique, fut dénudé de ses fortifications en 1683 par les troupes de Louis XIV.
Le château et le village furent incendiés le pendant une querelle entre Théodore De Neunheuser et le seigneur de Brandenbourg.
Période moderne
En 1759, Pierre-François de Gaillot de Genouillac devient seigneur de Schoenfels par mariage avec Marie-Catherine de Neunheuser. Son fils François-Romain de Gaillot, époux de Marie-Louise de Cassal depuis 1774, vend ses propriétés de Schoenfels en 1813 à Jean-Baptiste Thorn, avocat à Luxembourg, qui vient y résider.
Après la scission du Grand-duché de Luxembourg du , le château et le domaine se trouvent entièrement et définitivement sur le territoire luxembourgeois. En 1840, il est revendu à Jacques Engler, un industriel et homme politique belge. Ce-dernier le transmet à son gendre, le baron Auguste Goethals, fils du général belge Charles Goethals qui avait signé la convention de 1831 délimitant le territoire luxembourgeois demeurant sous contrôle grand-ducal. En 1870, il y fait construire une maison de maître à côté du donjon. Par héritage, la famille Van den Poll(nl) devient nouveau propriétaire du château.
Le château est ensuite acheté en 1948 par l’industriel Camille Weiss, qui le cède en date du à l’État luxembourgeois. La maison de maître est détruite en 1976 par l’État. Après la rénovation du donjon, il est prévu d’y installer un centre d’accueil et des bureaux de l’administration des eaux et forêts luxembourgeoise.