Panzano viene nominato per la prima volta nel 939, come "castrum de Panciano"; ciò fa pensare che, ancor prima del Mille, esistesse come "Castrum" o "Castellum".

Nella sua forma attuale il Castello di Panzano venne edificato verso la fine del '500 dal conte bolognese Innocenzo Malvasia che lo trasformò in palazzo residenziale, costituito da ben quattro corti contigue, sul canale di Zena, ora canal Torbido. La corte padronale è munita di due torri, di portico e scalone; a ovest è collegata a un vasto spazio con l'orto, il giardino da frutti e la vasca della peschiera. Vi si contrappongono il giardino dei fiori e, verso sud, l'ampia corte di servizio, centro delle attività produttive dell'azienda agricola, con stalle, fienili, depositi, cantine.

Il Castello conobbe il massimo splendore con il senatore Cornelio Malvasia (1603 - 1664): amante della cultura e dell'astronomia, fece costruire nella torre centrale, rovinata nel 1900, un attrezzatissimo osservatorio, "la Specola di Panzano"; sulla metà del '600 commissionò gli affreschi nel salone e nella cappella ai bolognesi Gian Giacomo Monti e Baldassarre Bianchi, rinomati autori di prospettive impegnati anche nei cantieri barocchi dei duchi d'Este.

Il complesso di Panzano rispecchia l'ultima evoluzione del castello in villa: conserva infatti alcuni elementi della roccaforte turrita, ma la torre, i fossati e i merli hanno ormai soltanto funzione ornamentale.

L'ultimo Malvasia proprietario del Castello fu Marcantonio; alla sua morte, nel 1867, il complesso passò ad altri.

Dal 1972 l'attuale proprietario, signor Mario Righini, vi ha operato numerosi restauri e lo ha arricchito con una delle collezioni di auto d'epoca più prestigiose d'Italia.