W 1331 r. przed wyprawą pod Płowce, król mianował tu swojego syna Kazimierza rządcą Wielkopolski. Po śmierci Łokietka, Kazimierz Wielki rozbudował zamek, czyniąc z niego jedną z najpotężniejszych twierdz na ziemiach polskich. Zamek chęciński przejął od Małogoszcza rolę ośrodka administracyjnego i stał się siedzibą starostów grodowych i stolicą powiatu. W swojej historii zamek pełnił różne funkcje. Jako rezydencja królowych, gościł drugą żonę Kazimierza Wielkiego, księżniczkę heską Adelajdę, Elżbieta Łokietkówna, sprawującą rządy za małoletniego syna Ludwika, Zofię, małżonkę króla Władysława Jagiełły oraz królową Bonę, która zatrzymała się tu podczas swojej podrózy do Bari).
Zamek używany był również jako więzienie stanu - uwięziono tu Andrzeja, brata przyrodniego Władysława Jagiełły, wodza krzyżackiego Michała Kuchmeister von Sternberga oraz innych krzyżackich mistrzów.