Začiatkom 16. storočia hrad získal Mikuláš Kostka, ktorého dcéru Barboru si vzal za manželku František Thurzo. Nový majiteľ urobil niekoľko úprav hradu. Bol známy tým, že mal bohatú a veľkú knižnicu. Kostka a neskôr Thurzovci na hrade zriadili obydlie, dôležité boli i strategické príčiny. V tom čase sa začali používať delá a tak sa museli postaviť hrubé múry s rozšírenými strieľňami.

Z roku 1530 pochádza správa, že sa na hrade zdržiavala posádka 285 žoldnierov, ktorí si tu vyrábali pušný prach. Jednotnosť slohu, ktorý si návštevník všimne aj na zrúcanine dokazuje, že rekonštrukciu vykonával jeden rod. Od roku 1556 to boli hlavne Thurzovci.

Ako hrad vyzeral v čase rozkvetu? Vchodová brána bola z južnej strany. Na dolnom dvore boli stajne. V juhozápadnej časti dvora stála mohutná bašta. Ďalšou bránou sa prešlo na hlavný dvor. Tu bola 100 m hlboká do skaly vytesaná studňa. Schodmi sa vystupovalo do hradnej veže. Tam bol strážnik, ktorý zvonom oznamoval príchod cudzích ľudí. V strednom hrade bola časť zvaná turzovský palác. Thurzovci mali v tejto časti zariadený byt s tajnými chodbami, ukrytými pre členov rodiny, peniaze a cennosti. Nachádzal sa tu i archív s listinami a cennosťami iných rodín z okolia. K tejto časti hradu patrila aj kaplnka. Bohoslužby v nej bývali len príležitostne. Točitými schodmi sa vchádzalo do skladu dreveného uhlia, ktoré sa používalo na kúrenie aj na výrobu strelného prachu. V spoločnej dvorane vyzdobenej obrazmi sa obyvatelia schádzali pri speve, tanci a rozprávkach.

Po smrti Imricha Thurzu sa hrad rozdelil medzi dedičov, ktorí sa určitý čas oň spoločne starali. Záznam z roku 1698 uvádza, že už nebol obývaný. Ostal tam len archív. Od polovice 18. storočia správca majetkov býva v podhradí a hrad je nestrážený. Stáva sa cieľom zlodejov. Preto boli v roku 1760 archívne materiály a zariadenie prevezené na Oravský zámok. Lietavský hrad už poté nebyl využíván ani udržován, a tak postupně chátral. V letech 1870–1873 zdejší majetky vlastnil baron Popper.