Zřetelnější je dnes další stavební fáze, kterou lze vymezit letopočty 1552 - 1564 a jež byla započata Janovým bratrem Václavem. Jednalo se o renesanční přestavbu v palácovém stylu, inspirovanou severoitalskou architekturou. V letech 1551 - 1552 se totiž Václav zúčastnil výpravy české šlechty, která měla v Janově vzdát hold císaři Maxmiliánu II. a jeho choti Marii Španělské. Po vůdci výpravy Vratislavu z Pernštejna a dále Vilémovi z Rožmberka je jako třetí nejvýznačnější osobnost delegace jmenován Václav Krajíř z Krajku. Dodnes jeho působení na Uherčicích připomíná kamenná deska nad portálem tzv. starého zámku s aliančními erby Václava Krajíře a Johany z Donína a letopočtem 1554. Roku 1564 postoupil příbuznému Adamovi Volfovi Krajířovi z Krajku a na Jaroslavicích tvrz Nové Uherčice, tvrz Vratěnín, ves Nové Uherčice a jiné zboží v blízkém okolí. Adam Volf se však nabytého majetku obratem zbavuje a tak se ještě v roce 1564 novým majitelem uherčického panství stává Volf Strein ze Švarcenavy.
Streun von Schwarzenau byl starý dolnorakouský rod zmiňovaný již ve 12. století. Jejich hlavní sídla se nacházela ve Schwarzenau a Freidecku v Dolním Rakousku, avšak již zmiňovaný Volf Strein byl trvale usazen na Moravě, kde také roku 1562 obdržel pro sebe a své syny Hanuše Volfarta a Reicharta domovské právo. R. 1576 pak ještě přikoupil panství Bítov a Vranov.
Za Streinů ze Švarcenavy, zejména v poslední čtvrtině 16. století, nastává na Uherčicích období nejdynamičtějšího stavebního rozmachu. Tehdy se Uherčice rozrůstají v reprezentativní renesanční sídlo. Nejvýznamnějším a nejúspěšnějším členem rodu byl v té době bezpochyby Reichart. Vzdělával se na univerzitách ve Štrasburku a Padově, byl členem dvorské rady a za vlády Maxmiliána II. dokonce presidentem dvorské komory. Uherčice měl v držení Hanuš Volfart, avšak lze předpokládat, že na zdejší stavební ruch mohl mít nemalý vliv mimořádně vzdělaný a zcestovalý bratr Reichart. Působením této výrazné renesanční osobnosti by se dala vysvětlit architektonická orientace jinak pouze venkovského sídla v honosném stylu "knížecího zámku". K této fázi vývoje náleží stavební dispozice, prakticky dochovaná dodnes, která velmi důsledně oddělovala funkční určení jednotlivých částí (soukromé, společenské, hospodářské). Na "krajířovskou" stavbu, tzv. starý zámek s obytnou věží ve východní části areálu, navázala dvě souběžná křídla - severní a jižní s hodinovou věžičkou. Přibližně uprostřed byla spojena příčnou zdí s dvoupodlažní arkádou otevřenou k východu do prostoru hlavního nádvoří, které tak bylo odděleno od západní hospodářské části areálu. V portálu brány jižního křídla a ve cviklu arkády hlavního nádvoří jsou do kamene vytesány letopočty 1582 a 1586, které nám dosti přesně určují dobu výstavby. K jihu se zámek rozrostl o vstupní nádvoří s protilehlými arkádami, jemuž dominovala čtyřpatrová hranolová věž s hlavní vstupní branou, a ohrazenou zahradu s válcovou nárožní věží. Na západní straně, pod hospodářskými budovami, byl areál uzavřen zelinářskou zahradou s ohradní zdí, dvěma nárožními vížkami a altánem.
Hospodářská situace Streinů se postupně zhoršovala, až roku 1610 Hanuš Volfart prodal Bítov a posléze i Vranov. Zemřel ve vysokém věku v r. 1617 a jeho dědicům se již nepodařilo panství vzkřísit k bývalému rozkvětu. Po Bílé hoře začali jako nekatolíci svůj majetek rozprodávat. 24.11.1628 byla v Brně uzavřena kupní smlouva, jíž Hanuš Jiří Strein prodal celé panství Jakubu Berchtoldovi.
Jakub Berchtold (1585 - 1641), právník, císařský rada, prezident dvorské komory, zásadní katolík, císařův důvěrník a v pobělohorské době člen konfiskační komise byl roku 1628 za zásluhy povýšen do rytířského stavu a r. 1633 do stavu svobodných pánů. O 40 let později byli jeho tři synové, František Benedikt, Matyáš Arnošt a Jakub Filip, císařem Leopoldem II. povýšeni do stavu říšských hrabat s  přídomkem "z Uherčic". Zdejším nástupcem Jakuba Berchtolda byl jeho nejstarší syn František Benedikt (1631 - 1690). Ačkoli Uherčice nebyly rodovým sídlem Berchtoldů ani jejich hlavní investicí (rezidencí byl zámek v nedaleké Polici a hospodářským centrem zámek v Budkově), těšily se zejména u Františka Benedikta velké oblibě. Byl velkým milovníkem umění i štědrým mecenášem (je uváděn mimo jiné jako zakladatel augustiniánského kláštera a také farního kostela ve Vratěníně, dnes již zbořené kaple před kostelem Panny Marie Sněžné v Praze). Především jeho zásluhou v 60. letech 17. století vstoupilo do zámku baroko. Dva roky po smrti Františka Benedikta jeho pět dcer - dědiček panství prodává.
Roku 1692 se tak novým majitelem Uherčic stal Donát Heissler z Heitersheimu. Původně rytmistr, účastník vojenských tažení císaře Leopolda I. proti Turkům a Francouzům, byl roku 1678 povýšen do rytířského stavu. Již jako svobodný pán, císařský generál a c.k. polní maršál zastávající funkci generálního válečného komisaře zakoupil panství Písečné a Uherčice. Prudký společenský vzestup a s ním spojené nároky na reprezentaci si žádaly kvalitní výběr umělců pro úpravy a výzdobu jak vídeňského paláce, tak především uherčického zámku. Jeho zásluhou se pak podepsalo baroko na Uherčicích ve své vrcholné podobě. Podle účtů z 90. let 17. století byl jako architekt a první stavitel v této fázi zjištěn Francesco Martinelli, proslulý vídeňský stavební mistr. Na Martinelliho projektu se pak do jisté míry podílel Giovanni Battista Bussi. V roce 1696 Donát podlehl válečnému zranění a po jeho smrti nějaký čas spravovala panství za nezletilého syna Františka Josefa matka Marie Barbara. Také kariéra Františka Josefa Heisslera byla v pozdějších letech velmi úspěšná (byl tajným radou, r. 1732 královským přísedícím zemského práva a r. 1740 zemským hejtmanem na Moravě). Uherčice a Písečné však prodal již v r. 1731 a jako poslední svého rodu zemřel r. 1753. Uherčice v té době získaly ojedinělost mezi moravskými sídly svou interiérovou výzdobou, na níž byly práce zahájeny ještě za Donátova života a v nichž pak po několikaleté pauze pokračoval František Josef. Na štukové výzdobě četných salonů, komorního divadla i zámecké kaple se mezi jinými podílel zejména věhlasný mistr Baldassare Fontana a lze konstatovat, že práce na uherčickém zámku náleží k vrcholu jeho tvorby na Moravě.
Roku 1731 se novým majitelem stal Antonín Izaiáš svobodný pán von Hartig, císařský rada ve Vídni a posléze c.k. tajný rada a místoprezident říšské dvorní rady. Po jeho synovi Antonínu Kazimírovi (c.k. tajný rada a první rada nejvyššího soudu) získal Uherčice r. 1764 příbuzný Jan Jindřich hrabě von Nimptsch.
Od něj r. 1768 odkoupil mimo jiné též uherčické panství příslušník starobylého italského rodu Tomáš Vinciguerra hrabě Collalto et San Salvatore. Collaltové přišli na naše území po Bílé hoře. V roce 1623 Rombald XIII. získal velmi výhodně Brtnici u Jihlavy jako konfiskát po Zdeňkovi Brtnickém z Valdštejna, poté i další dva konfiskáty (panství Černá a Německý Rudolec) a stal se tak zakladatelem moravské větve Collaltů. Jeden z pozdějších majitelů, tajný císařský rada a komoří Eduard III. byl roku 1822 císařem Františkem I. povýšen do knížecího stavu, přičemž knížecí titul byl omezen pouze na držitele moravských panství.
Po vrcholně renesanční přestavbě již zámecký komplex nedoznal podstatných architektonických proměn. Zatímco barokní epocha velmi hodnotně obohatila interiéry štukovou i malířskou výzdobou, v pozdějším období k výrazným zásahům nedošlo. Do dané barokní podoby Collaltové významněji zasáhli pouze interiérovými úpravami. Ty spočívaly především v nové klasicistní výmalbě četných místností. Jejich zásluhou byl také mimo jiné
v roce 1802 zbudován v severním křídle honosný, prostorově impozantní a malířsky kvalitně dekorovaný banketní sál (přestavbou starého vězení a příruční sýpky).
Collaltové si svůj rodový majetek na Moravě podrželi až do konce 2. světové války.

Komplex velkostatku (cca 360 ha, hospodářská stavení, lihovar, cihelna a vápenka) byl rozhodnutím ministerstva zemědělství ze dne 12.8.1948 přidělen do vlastnictví čs. státu do správy Státních lesů a statků včetně živého a mrtvého inventáře ke dni 1.10.1948. Tyto nemovitosti byly zatímně začleněny k ředitelství Státních statků a rybníků v Janově u Dačic.

Zámecký komplex (zámek, zahradní dům se skleníkem, zahrady, lesopark) byl rozhodnutím ministerstva zemědělství z 11.11.1948 přidělen čs. státu k 1.7.1949. Správou byl pověřen týž podnik, resp. jeho právní nástupce - Československé státní statky, národní podnik, Státní statek Jaroměřice nad Rokytnou, poté od 1.7.1960 Státní statek, n.p., Lesná.

Od 5.5.1952 do 31.12.1959 byla značná část zámku v držení a užívání útvaru 5688 Pohraniční stráže Znojmo. Od 1.1.1960 do 31.5.1964 pak zůstal útvar PS jako nájemce 17 místností.
Dále byl zámek pod správou:
Krajského střediska státní památkové péče a ochrany přírody v Brně (1.1.1979 - 31.12.1986) a Jihomoravského muzea ve Znojmě (od 1.1.1987).

V roce 1992 vydalo ministerstvo kultury katalog památkových objektů k prodeji do soukromého vlastnictví. Byl v něm uveden i uherčický zámek. Naštěstí nebyl tento záměr realizován.
V květnu 1995 převzal správu zámku Památkový ústav v Brně a krátce nato byla zahájena komplexní památková obnova. Uherčice byly zařazeny do Programu záchrany architektonického dědictví. Z tohoto fondu je až dosud financována převážná část stavebních a restaurátorských prací.

Berchtoldové z Uherčic – pocházejí od Jakuba Berchtolda z Tridentu (1585 – 1641), který byl roku 1626 povýšen do rytířského stavu a roku 1633 do stavu svobodných pánů. Byl doktorem práv, dvorním a vládním radou a ředitelem dvorní komory. Vlastnil panství Uherčice s Vratěnínem a Policí s lenními statky Dešnou a Županovicemi, panství Radim a Pottendorf. Jeho synové František Benedikt, Matyáš Arnošt a Jakub Filip byli r. 1673 císařem Leopoldem I. povýšeni do stavu říšských hrabat s přídomkem "z Uherčic, Vratěnína a Police". Z nich Matyáš Arnošt se stal zakladatelem linie česko-moravské a Jakub Filip maďarské. Jeden z přímých potomků Matyáše Arnošta, pravnuk Prosper Antonín, sňatkem s Marií Terezií Petřvaldskou získal pro Berchtoldy panství Buchlov, které pak Berchtoldové vlastnili až do r. 1945.
Uherčice a Vratěnín zdědil po otci František Benedikt. Některé prameny jej uvádějí mimo jiné jako zakladatele kaple u Vratěnína, kaple v uherčickém zámku (snad 1668) a kláštera bosých augustiniánů ve Vratěníně v roce 1686. František Benedikt umírá v r. 1690 a o dva roky později jeho 5 dcer – dědiček panství prodá.

Heisslerové z Heitersheimu – Donát Heissler z Heitersheimu – rytmistr nízkého původu, roku 1678 povýšen do rytířského stavu. Dlouholetý účastník válečných tažení proti Turkům, za zásluhy o dobytí Velkého Varadina získal r. 1692 hraběcí titul. Již jako svobodný pán, císařský generál, c.k. polní maršál a generální válečný komisař kupuje r. 1692 Písečné a Uherčice. Zemřel r. 1696 v Szegedinu na následky válečného zranění.
Jeho syn František Josef byl tajným radou, roku 1732 královským přísedícím zemského práva, roku 1740 zemským hejtmanem na Moravě. Roku 1731, po smrti svého bratra, prodává zděděné Uherčice a Písečné panu Hartigovi. Jako poslední svého rodu umírá v roce 1753.

Antonín Izaiáš svobodný pán von Hartig (1681 – 1754). Roku 1709 císařským radou ve Vídni, pak c.k. tajným radou a místopresidentem říšské dvorní rady. Získal panství v Dolním Rakousku a na Moravě.
Syn Antonín Kazimír (1712 – 1778), c.k. tajný rada a první rada nejvyššího soudu. Po něm získal Uherčice roku 1764 z titulu příbuzenství Jan Jindřich von Nimptsch.
V 18. století rodu Hartigů náležely na Moravě: Písečné, Nové Sady, Slavětín, Krokwitz, Uherčice, Vratěnín, Frejštejn, Korolupy, Mešovice, Tiefenbach, Stálky.

6. Rod Collalto et San Salvatore – náležel k nejstarobylejším a nejmocnějším šlechtickým rodům v severní Itálii a od jeho dávných příslušníků se snažili odvodit své předky i pruští Hohenzollernové. Collaltové vztahovali svůj původ až k langobardským králům v 7. století. Své jméno odvozovali od hradu Collalto ležícího v údolí Piavy naproti Taurskému pohoří a hradu San Salvatore v blízkosti Benátek u Trevisa.
Zakladatelem moravské větve rodu se stal Rambaldo XIII. (21.9.1579 – 19.11.1630) – jiná transkripce též Rombaldo, Rombald, Rambald. Jako nekompromisní odpůrce Benátské republiky, která vyvíjela stále silnější útlak vůči collaltovským privilegiím a majetkům, velmi mladý Rombald uprchl (nebo byl vyhoštěn) z domova. Sotva šestnáctiletý se rozhodl hledat štěstí ve službách císaře a habsburskému trůnu pak zůstal věrný do své smrti r. 1630. O jeho vyjímečných válečnických schopnostech svědčí fakt, že z prostého vojína se již r. 1605 stal císařským vojenským poradcem v Uhrách. Jeho kariéra po Bílé hoře byla závratná, v několika málo letech se vypracoval až k nejvyššímu vojenskému úřadu v habsburských zemích, když byl jmenován presidentem dvorské válečné rady (v moderní terminologii by tato funkce měla význam "ministra války"). Byl funkčně vyšším, byť dnes u nás mnohem méně známým současníkem Albrechta z Vladštejna.
V roce 1623 velmi výhodně získal Brtnici u Jihlavy jako konfiskát po Zdeňkovi Brtnickém z Valdštejna (luterán, v době stavovského povstání člen direktorské vlády na Moravě, jeden z nejvzdělanějších mužů své doby, zemřel jako vězeň na Špilberku). Krátce nato připojil Rombald ke svému majetku další dva konfiskáty, panství Černá a Německý Rudolec (nyní jen Rudolec).
Rodový majetek na Moravě významně rozšířil Tomáš Vinciguerra, a to v roce 1751 koupí alodních statků Okříšky a Pokojovice, zejména však dvou panství - Uherčic a Písečného se Slavětínem - v roce 1768.

K těmto pozemkovým celkům se družila i jiná panství, která byla majetkem Collaltů jen v jistém, mnohdy krátkém časovém údobí. Například panství Veveří a statek Říčany u Tišnova, statek Luka u Jihlavy, Žádovice u Kyjova, Nový Ořechov u Velkého Meziříčí a jiné. Četná panství zakoupili Collaltové také v Rakousku.

Významnou příslušnicí rodu byla Juliana Collalto (1186 – 1.9.1262), jíž snad, dle některých pramenů, byla svého času zasvěcena kaple uherčického zámku. Jako desetiletá vstoupila do kláštera sv. Markéty v Sallarole. Spolu s blahoslavenou Beatricí d´Este založila r. 1222 klášter v Gemole a roku 1226 se stala zakladatelkou panenského benediktinského kláštera v Benátkách, kde působila jako abatyše. Za blahoslavenou byla prohlášena asi roku 1841, v období pontifikátu papeže Řehoře XVI. (pontifikát 1831 - 1846). Svátek má 1. září a uctívána je především v Benátkách.