Wie der vom Magistrat der Stadt beim IBD Marburg in Auftrag gegebene Bauforschungsbericht belegt, hat das spätmittelalterliche Rathaus den Stadtbrand des späten 15. Jhs. überstanden. Gesichert ist laut IBD, „dass das gesamte Gebäude in seinen noch heute erhaltenen Dimensionen bereits vor dem Stadtbrand von 1479 entstanden ist".

Eindeutiges Indiz für diese Aussage ist die Eckquaderung des Erdgeschosses, die in das anschließende Sandstein-Bruchstein-Gemenge einbindet.

Da dieser Bau den administrativen Bedürfnissen nicht mehr genügte, wurde 1589/90 unter der Leitung des aus Allendorf stammenden Baumeisters Hans Wetzel sowie den Steinmetzen David und Jacob Kappus ein repräsentativer Neubau errichtet. Das Gebäude wurde dreigeschossig aufgestockt, der Nordseite ein polygonaler Treppenturm vorgelagert. Die alten Fenster wurden bis auf wenige Reste entfernt. Ledderhose beschreibt in seiner 1795 erschienenen „Nachricht von der Stadt Witzenhausen" den mittlerweile 200 Jahre alten Bau folgendermaßen: „So stehet auch miten in der Stadt auf dem viereckigten geräumlichen Marktplatze das Rathaus so ganz von Steinen aufgebauet und mit schönen angelegten steinernen Gewölben und einer ganz steinern wider das Wetter gegen Abend (Westen, P.Z.) in die Höhe geführten Dach- und Giebelwand versehen." Dieses Zitat erhält besondere Qualität, da das beschriebene Gebäude im Jahr 1809 völlig ausbrannte und unter Verwendung ursprünglichen Steinmaterials zehn Jahre später vereinfacht wieder aufgebaut wurde. Bauliche Zeugen des Wiederaufbaues sind das abschließende Walmdach, der Fachwerkaufsatz des Treppenturmes sowie die mit der Jahreszahl 1819 bezeichnete Wetterfahne.

Als Kulturdenkmal nach § 2 Absatz 1 Hessisches Denkmalschutzgesetz aus geschichtlichen, künstlerischen und städtebaulichen Gründen in das Denkmalverzeichnis des Landes Hessen eingetragen.