W 1331 roku została konsekrowana kaplica zamkowa pw. Najświętszej Maryi Panny. thumb|240px|Zamek tarnowski w 2. poł. XV w. (rys. K. Moskal) W 1342 roku Spycimir Leliwita podpisał na zamku pierwszy znany dokument. Możnowładca ten był protoplastą m.in. rodu Tarnowskich. Zamek był sukcesywnie rozbudowywany przez kolejnych właścicieli z tej rodziny. Każdy nowy pan na Tarnowie zaczynał swoje władanie miastem od przyjęcia hołdu od przedstawicieli władz miasta w zamku. Większość z nich do XVII wieku także się w nim urodziła. Z monarchów polskich w zamku tarnowskim gościli m.in. Kazimierz Wielki (1361, 1364), Władysław Jagiełło (1392, 1424), Bona Sforza i Zygmunt Stary (1537). Około połowy XV wieku drewnianą zabudowę przygródka zastąpiła murowana; powiększony został także zamek wysoki, a jego obronność wzmocniona m.in. przez dobudowanie dwóch baszt i wału od strony południowej.
XVI wiek W latach 1519–1527 hetman Jan Amor Tarnowski przebudował zamek w duchu renesansu i otoczył go murowano-ziemnymi fortyfikacjami bastejowymi, czyniąc go jednym z najwspanialszych zamków monarchii oraz czołowym ośrodkiem kultury polskiego odrodzenia;