Ein Rheingauer Ministerialiengeschlecht Greiffenclau wird 1191 genannt. 1211 treten in Winkel die Greiffenclau als Dienstleute des Mainzer Erzbischofs auf, möglicherweise Nachfolger der Adligen von Winkel, deren Stammsitz, das Graue Haus, bis ins frühe 14. Jh. beibehalten wird.

1332 nennt sich Friedrich, wohl Erbauer der Turmburg, erstmals Greiffenclau zum Vollrads. (Frühere Nennungen eines Volradus von Winkel und weitere Namensdeutungen fraglich.) Die einflussreiche Grafenfamilie stellte im 16.-18. Jh. u. a. Erzbischöfe in Trier, Mainz und Würzburg. Seit der Erhebung in den Reichfreiherrnstand 1664 lautete der Name von Greiffenclau zu Vollrads, seit 1862 Grafen von Matuschka-Greiffenclau.

Um 1300 fand mit der Rodung eines nördlich gelegenen Waldtales eine erhebliche Ausdehnung des Winkeler Besitzes statt; hier entstand in Halbhöhenlage eine wassergeschützte Turmburg als neuer Familiensitz. Vor oder um 1471 folgte die Errichtung eines weiteren, 1506 nuwen thorn genannten, 1709 abgebrochenen Turmes. Hinzu kamen Stallungen und Nebengebäude, Back- und Kelterhaus. Nach Erwerb des Mapper Hofes bei Obergladbach 1649 Auslagerung der allgemeinen Landwirtschaft bei gleichzeitiger Intensivierung des Weinbaus auf Vollrads. 1650 bis 1684 barocke Umgestaltung der Burgumgebung mit Errichtung von Kavaliershaus und Herrenhaus; Neuanlage des Wirtschaftshofes mit ausgedehnten Kellern zwischen 1665 und 1724.

In einer Senke des ansteigenden Hanges gelegenes, ummauertes, quadratisches Areal von ca. 100 m Seitenlänge, dessen Mitte die ursprüngliche Turmburg mit Weiher einnimmt. Wohn- und Wirtschaftsgebäude bilden den westlichen und nördlichen Rahmen, während der südöstliche Bereich gärtnerisch gestaltet ist. Die überwiegend im 17. Jh. entstandenen verputzten Bruchsteinbauten mit Sandsteinwerkteilen erhalten durch Schieferdächer gleicher Trauf- und Firsthöhe eine einheitliche Wirkung.

Um 1330 aus verputztem Bruchsteinmauerwerk errichteter quadratischer Turm von 5 Geschossen, die beiden unteren innen mit Kreuzgewölben. Das achtseitige, geschweifte, von einer Laterne gekrönte Haubendach ersetzte um 1700 ein früheres Walmdach. An der Südwestecke angebaut ein achteckiger Treppenturm, ebenfalls mit Haube. Eingang mit gestäbtem Gewände und Kielbogensturz, darüber Vollwappen von Greiffenclau, bezeichnet 1471. An der Südseite des Turmes auf reich profilierter Konsole auskragender Erker, im Brüstungsfeld Wappen Georg Friedrich von Greiffenclau, Erzbischof in Mainz, mit Datum 1627. Das obere Turmgeschoss wurde zu Anfang des 20. Jhs. aufgesetzt, dabei der Erker um ein Fachwerkgeschoss erhöht und das Innere umgestaltet.

Der Turm steht diagonal inmitten eines rechteckigen Weihers mit gemauerter Einfassung. An der Westseite kleiner Zwinger und neue Brücke.

Das Herrenhaus in der Südecke der Ummauerung, 1684 vollendet, wurde 1900 um ein Stockwerk erhöht und mit Ecktürmen versehen. Dreigeschossiger schlichter Bau mit hohem Walmdach. An den zwei Ecken je ein vorgelegter achtseitiger Turm mit Haubendach, zahlreiche kleine Gauben mit Spitzhelm. Nach der Hofseite als Zutaten des 20. Jhs. Balkon und Kolonnaden.

Im Inneren des Südflügels im Erdgeschoss ein Speisesaal, rechteckig mit zwei Querunterzügen, Deckenfelder mit Stuckleisten, mit Marmorkamin und geprägter, teilvergoldeter Ledertapete. Diverse Räume mit barocker Ausstattung, u. a. Bibliothek. Im Erdgeschoss des Westflügels Kapelle mit Rundbogenfenster nach Osten und Empore an der Nordseite. Kleiner Holzaltar, 17. Jh., mit neuerer Fassung. Vesperbild, Holz, 2. Hälfte 16. Jh. Hölzerne Trennwand mit gedrehten Docken, zweiflügelige Tür mit verkröpften Füllungen, 17. Jh.

Nördlich Ökonomiehof mit rechtwinklig die große Freifläche abschließenden Wirtschaftsgebäuden. Massivbauten mit hohen Satteldächern, gegliedert durch drei Zwerchhäuser mit noch renaissancehaftem Schmuck wie Kantenquaderung, Voluten und Lünettenbekrönung. Giebel jeweils mit Vollwappen Greiffenclau, Greiffenclau-Fechenbach und Fechenbach sowie Jahreszahlen 1665, 1707 und 1708.

Im Wirtschaftshof kleiner Fachwerkbau der Zeit kurz nach 1900, ehemals der Verwaltung dienend, jetzt Vinothek. Ehemaliges Taubenhaus, ebenfalls aus Fachwerk. Ziehbrunnen, roter Sandstein, 18. Jh.; um 1900 restauriert und ergänzt.

Kavaliershaus in der Nordecke der Anlage, nach Inschrift 1650 erbaut, 1711 erweitert und ausgeschmückt. Zweigeschossiger Massivbau mit geschweiftem Kielbogendach, Fenster mit Ohrengewänden. Über dem Portal Wappenfeld und Bügelverdachung, darüber Sonnenuhr. Innen zwei Räume mit Stuckdecken von Carlo Maria Pozzi, 1714.

Die östlich angebaute hölzerne Orangerie wurde um 1990 durch einen Neubau für die gastronomische Nutzung ersetzt. Im südlich davon gelegenen Garten überdachte hölzerne Kegelbahn der Zeit kurz nach 1900.

Der Garten südlich des Kavaliershauses und um den Teich geht auf eine barocke Anlage zurück, die in ähnlicher Form mit geometrischer Wegeführung und nachempfundenen Pflanzungen wiederhergestellt wurde. In der Umfassungsmauer eingelassene Nischen, vielleicht ehemals für Figuren. Umfassungsmauer um die gesamte Schlossanlage; neben dem Hauptportal nach Süden Rest eines Torturmes. Zwischen gebälktragenden Pilastern segmentbogig geschlossene Einfahrt mit rustizieren Keilsteinen, im Scheitel Maske. Flacher Dreiecksgiebel als Verdachung, darin Wappen Greiffenclau.

Seit dem Hochmittelalter war das seit Mitte des 17. Jhs. als reines Weingut betriebene Schlossgut Vollrads maßgeblich an der Entwicklung des Rheingauer Weinbaus beteiligt – zunächst durch Rodung von Kulturland und gezielte Ausweitung des Rebanbaus, im 18. Jh. durch die Verbesserung der Kellerpflege. Neben der wohlerhaltenen Bausubstanz ist auch das umfangreiche zugehörige Hausarchiv (ab 1492) maßgeblich für die herausragende historische Bedeutung.

Inmitten traditionell zugehöriger Ländereien liegt Schloss Vollrads, nach Süden weithin sichtbar, in landschaftlich ungestörter Situation. Zu den umgebenden Flächen gehören im Norden das Vollradser Wäldchen und Hinter dem Schloss; östlich der Greiffenberg (1412 als früheste Weinlage genannt), westlich Sandacker, südlich Schlossberg und Schlossacker.