Wie so oft in Salzburgs Geschichte ist auch der Bauherr von Schloss Mirabell ein geistlicher Würdenträger und als Erzbischof das damalige politische Oberhaupt des reichen Erzbistums Salzburg. Fürsterzbischof Wolf Dietrich von Raitenau ließ im Jahre 1606 außerhalb der Stadtmauern für die Salzburger Bürgertochter Salome Alt ein Schloss errichten, das er "Altenau" nannte.

Salome Alt, Tochter des hochangesehenen Kaufsmanns und Ratsherrn Wilhelm Alt, war die große Liebe von Wolf Dietrich. Salome Alt gebar ihm 15 Kinder, von denen 10 am Leben blieben. Das Schloss Altenau sollte der Geliebten und ihren Kindern ein würdiger Wohnsitz sein, waren sie doch sonst von vielen gesellschaftlichen Ereignissen ausgeschlossen, da Wolf Dietrich als Geistlicher seine Salome nicht heiraten durfte und die gemeinsamen Kinder als „unehelich“ galten.

Seinen heutigen Namen erhielt das Schloss von Wolf Dietrichs Nachfolger Markus Sittikus (1612 - 1619). Er ließ Altenau nach dem Tode Wolf Dietrichs – er wurde 1612 zu Abdankung gezwungen und bis zu seinem Tod auf der Festung gefangen gehalten – in „Mirabell" umbenannt. Fürsterzbischof Paris Graf von Lodron (1619 - 1653) bezog durch seine Befestigungsanlagen Schloss und Garten in das Stadtgebiet ein. Er schätze das Schloss als Aufenthaltsort sehr und verstarb hier auch am 15. Dezember 1653.

Fürsterzbischof Franz Anton Fürst von Harrach ließ Schloss Mirabell von 1721 bis 1727 von dem bekannten Barockbaumeister Lukas von Hildebrandt großzügig umbauen und zu einer geschlossenen Anlage zusammenfassen. Bei dem großen Stadtbrand am 30. April 1818 wurde das Schloss schwer beschädigt. Dem Brand fielen unter anderem die Fresken von Johann Michael Rottmayr und Gaetano Fanti zum Opfer. Der großen Marmortreppe, die ins Schloss führt, und dem Marmorsaal konnten die Flammen glücklicherweise nichts anhaben.

Seine heutige, eher nüchterne Gestalt verlieh Peter de Nobile, Hofbaurat und Direktor der Architekturschule in Wien, dem Schloss. In Details wie Fensterumrahmungen, Kapitelle und Stuckwerk kann man Pomp und Glanz der früheren Architektur erahnen. Zu den größten Kunstschätzen von Schloss Mirabell zählt das Treppenhaus des Meisters Lukas von Hildebrandt. Die Marmor-Balustrade zieren anmutige Engelchen. Die Skulpturen in den Nischen, geschaffen von Georg Raphael Donner (1726), zählen zu den schönsten Schöpfungen des europäischen Barock.

Die Fassade zum Mirabellplatz ist in der Mitte durch einen flachen dreiachsigen Mittelresalit mit Riesenpilasterordnung in den oberen Geschossen und durch die triumphbogenartige Portalgruppe mit Säulen (Altan) geprägt. Im Innenhof ist die Fassade des Westtrakts am Reichsten ausgeführt: Drei Mittelachsen mit Riesenpilasterordnung, rustiziertes Erdgeschoß, reiche Stuckverzierung der Fenster und das sich in hohen Rundbogenarkaden öffnende Vestibül mit einem Rotmarmorportal (eingezogener Rundbogenabschluss mit Kriegerbüsten und zwei Nischen mit Statuen).

Der ehemalige Festsaal des Fürsterzbischofs, der Marmorsaal, gilt heute als einer der schönsten Trauungssäle der Welt. Hier haben schon Vater Leopold Mozart und seine Kinder Wolfgang und Nannerl musiziert, wenngleich sie damals ein feierliches Dinner und keine Hochzeit musikalisch umrahmten. Darüber hinaus dient der Marmorsaal als repräsentativer Rahmen für Tagungen, Ehrungen und stimmungsvolle Konzerte (Salzburger Schlosskonzerte).

Der Mirabellgarten ist eine geometrische Gartenanlage mit Skulpturen aus der antiken Mythologie und hat sich seit der Neugestaltung 1730 kaum verändert. Auf der Westseite des Parterres befindet sich ein Heckentheater (eine Freilichtbühne, deren Wände und Auftrittsgassen von geschnittenen Hecken gebildet werden), der Zwerglgarten mit lustigen Marmorzwergen und das Vogelhaus. Der prächtige Rosengarten vor dem Schloss ist durch eine Balustrade eingefasst. Dort lassen sich in Verbindung mit einer standesamtlichen Trauung wunderschöne Momente auf Erinnerungsfotos festhalten.

Der Mirabellgarten ist frühbarock nach französisch-italienischer Manier. Die geometrische Grundordnung betont in paralleler Form die Längsachse, die den Garten optisch auf Dom und Festung hin ausrichtet, bei nordöstlicher Ecklage des Schlosses. Die zwei entscheidenden spätbarocken Umgestaltungen des Gartens unter den Erzbischöfen Johann Ernst Graf Thun (1687 - 1709) und Franz Anton Fürst von Harrach (1709 - 1727) entsprechen jenen des Schlosses. Sie brachten spätbarocke Formenvielfalt in die ursprüngliche Klarheit des Gartenplans, indem sie neue Gartenräume ausgliederten: das kleine Parterre der Linden- und Buchenspaliergänge, den Bastionsgarten, das Heckentheater, den Rosenhügel und den Zwerglgarten. Die Zwerglfiguren stammen aus dem Besitz von Erzbischof Harrach. Damals gehörte der Haus- und Hofzwerg noch zum Gefolge des Herrschers. Diese grotesken Gestalten sind erdnahe Gnomenvorstellungen manieristischer Phantasie. Die sichtbare Mitte des Gartens hält aber nach wie vor der Springbrunnen. Die Statuengruppen, die der Italiener Ottavio Mosto 1690 schuf, versinnbildlichen die vier Elemente.

In seiner langen Geschichte war Schloss Mirabell immer Herberge berühmter Persönlichkeiten. Am 1. Juli 1815, als Salzburg für kurze Zeit zu Bayern gehörte, wurde im Schloss Mirabell Prinz Otto von Bayern, späterer König von Griechenland, geboren. Im Jahr darauf wurde Salzburg wieder "österreichisch" und Schloss Mirabell kam als Sommerresidenz in kaiserlichen Besitz. 12 Jahre lang, von 1851 bis 1863 bewohnte Erzbischof Kardinal Maximilian Josef von Tarnóczy das Schloss. Der legendäre Kapuzinerpater Joachim Haspinger, treuer Gefährte und Kampfgenosse des Tiroler Freiheitskämpfers Andreas Hofer, wohnte vom 4.9. 1854 bis 12.1.1858 als Gast seines Kaisers im Schloss Mirabell und ist auch dort gestorben; eine im Schlosshof angebrachte Gedenktafel erinnert an ihn. Heute befinden sich im Schloss die Amtsräume des Salzburger Bürgermeisters und der Stadtverwaltung.