הטירה הראשונה שעמדה במקום נקראה קטרמולה, או קטרבורג, והיא עמדה בשטחו של מנזר מקומי. היא נהרסה על ידי הטורקים שצרו על וינה ב-1529. לאחר מכן ראש עיריית וינה בנה במקום אחוזה שנועדה לשמש לחופשות ציד.

ב-1569 רכש הקיסר מקסימיליאן השני את קטרבורג כדי להופכה למעון ציד קיסרי. במשך מאה השנים הבאות עשו בה מקסימיליאן ויורשיו שימוש לעיתים רחוקות ולעיתים פיתחוה והוסיפו לבניינה. הקיסר מתיאס מצא, על פי הסיפור, מעיין נובע בקרבת הטירה, בעת ציד ב-1612. הוא קרא לו "Schöner Brunnen", כלומר "המעיין היפה". זהו מקור השם בו נודעו לימים הטירה וסביבתה.

ב-1683 צרו הטורקים בשנית על וינה ושבו והחריבו את הטירה כמעט עד היסוד. בשנת 1752 נוסד בתחומי פארק שנברון גן החיות שנברון, שהוא גן החיות הפעיל הוותיק בעולם.

לאופולד הראשון, קיסר האימפריה הרומית הקדושה הטיל על האדריכל יוהאן ברנרד פישר פון ארלך לתכנן ארמון חדש שיוקם במקום. בניית הארמון החלה ב-1696 ושלוש שנים לאחר מכן כבר נערכו חגיגות בחלק המרכזי שהושלם.

במאה השנים הבאות הוסיפו קיסרים שונים חלקים לארמון ועשו בו שינויים רבים. הקיסרית מריה תרזה הורתה לאדריכל ניקולו פקאסי לעצב אותו מחדש בסגנון הרוקוקו. בשלהי קיסרותה היה הארמון למרכז התרבותי והפוליטי של האימפריה ההבסבורגית.

במאה ה-19 הפך הקיסר פרנץ יוזף את שנברון למעונו העיקרי. הקיסר נולד בו, חי בו את רוב ימיו ואף מת בו, ב-21 בנובמבר 1916.

בתום מלחמת העולם הראשונה עברה האימפריה האוסטרו-הונגרית מן העולם והארמון עבר לרשותה של הרפובליקה האוסטרית הצעירה. חדריו היפים שומרו כמוזיאון שמושך מבקרים רבים, אך גם שימשו כתפאורה למספר ועידות ופגישות היסטוריות, כגון ועידת הפסגה שבה נועדו ניקיטה חרושצ'וב וג'ון קנדי ב-1961. ב-1996 הכריז אונסק"ו על הארמון כאתר מורשת עולמית.