Under medeltiden var Sundbyholm klostergods, och tillhörde Eskilstuna Johanniterkloster. Vid reformationen 1527 indrogs det till kronan.

1597 gav hertig Karl – senare Karl IX – godset till sin son på sidolinjen, senare riksamiralen Carl Carlsson Gyllenhielm. Det var denne som 1639-1648 lät uppföra själva slottsbyggnaden.
1629 inrättade Gyllenhielm en skola på egen bekostnad i slottets närhet; Sveriges första folkskola, som var i drift till 1987. Då Carl Carlsson Gyllenhielm avled utan någon arvinge erhöll riksskattemästare Seved Bååt Sundbyholm i förläning. Bååt lät bygga på slottet till tre våningar. Det fick därigenom det utseende som avbildas i det kända verket ”Suecia antiqua & hodierna” utgett 1716. Seved Bååt avled 1698. 1779 blev hertig Karl – Karl XIII – slottets nye ägare. 1819 övertogs arrendet av presidenten, friherre Salomon Löfvensköld, som året därpå lät uppföra det nuvarande corps de logiet.

Det första slottet vi (Mia och jag) besökte. Midsommarhelgen 2010 med all tradition frånsett att vi bodde på slottet med utsökt mat och härlig natur. Rummen var givetvis av högsta klass med både egen bastu och bubbelpool. Vinet stod serverat vid vår ankomst.