Zámek leží na jižním okraji obce Buchlovice, asi 8 km východně od Uherského Hradiště.

Jeden z nejvýznamnějších barokních zámků na Moravě vznikl na přelomu 17. a 18. století, když se Jan Dětřich z Petřvaldu, majitel nedalekého hradu Buchlova, rozhodl vystavět pohodlné sídlo a reprezentativní doplněk hradu podle vzoru jiho- a západoevropských venkovských vil. Není dosud jasné, kdo je autorem stavby – předpokládá se, že to byl buď Domenico Martinelli z Toskánska, nebo architekt Carlo Fontana, popřípadě Jan Bernard Fischer z Erlachu. Zámecký komplex tvoří dva objekty – hlavní, tzv. dolní zámek a na opačné straně hospodářský trakt, označovaný jako horní zámek nebo také Flóra. Střed hlavního křídla dolního zámku akcentuje dvoupatrový oktogon s kupolovou střechou, který předstupuje třemi stranami do zahrady a obsahuje v přízemí salu terrenu a v patrech hlavní sál. Vnitřní fasádu člení jednou podsunuté jónské pilastry. Střední trakt ukončuje balustrová atika mezi pilířky, rizality mají mansardové střechy. Výrazný detail představuje balkónový portál saly terreny s nakoso postaveným pilířem a sloupem. Objekt Flóry, sloužící původně k ubytování služebnictva a ve střední části za konírny, je situován na terase a jeví se jako parafráze zámecké budovy. Dnešní podobu nabyl buchlovický zámek až v druhé polovině dvacátých let 20. století adaptačními úpravami architekta Dominika Feye. Těžištěm hlavní budovy je oválný hlavní sál, zvaný také hudební. Prostupuje dvě patra a je po obvodu předělen galerií, opatřenou zlaceným kovovým zábradlím. Stěny a kupoli zaplňuje hustá štuková dekorace, rámující pole s freskovou výmalbou. Eliptický obraz ve vrcholu kupole zachycuje génia umění, jenž odevzdává Anežce Eleonoře z Colonna-Felsu dobudovaný zámek, a Štěstěnu rozsévající na něj květiny z rohu hojnosti. Mobiliář a výzdoba dalších prostor hlavního podlaží vznikly zčásti v době výstavby zámku, kdy bylo využito také starších děl z vybavení hradu Buchlova, jednak v pozdějších obdobích. V levém ze dvou koutových barokních kabinetů se v roce 1908 konala diplomatická schůzka rakousko-uherského ministra zahraničních věcí Aloise Lexy z Aehrenthalu a zahraničního ministra carské vlády Alexandra Petroviče Izvolského. V kuřáckém salonu vedle hlavního sálu zaujme štuková výzdoba, ornamentální parketová podlaha a dominantní portrét Ferdinandy Károlyiové, manželky Leopolda II. Berchtolda, z ruky maďarského malíře Gyuly Benczura. Do sousední knihovny byly kolem roku 1730 přemístěny z hradu Buchlova knihovní fondy Petřvaldů, které ale Berchtoldové vrátili s výjimkou jediné barokní skříně na původní místo a nahradili novější beletrií, filozofickou, přírodovědnou a historickou literaturou německé, rakouské, francouzské, anglické a české provenience. Za knihovnou následuje prostorná jídelna, z jejíhož původního zařízení se zachovala kredenc z roku 1642. Po pravé, severní straně hlavního sálu leží stříbrný salón Eleonory z Petřvaldu, pojednaný ve stylu Ludvíka XVI. Státní zámek Buchlovice je národní kulturní památkou.

Zámek obklopuje zámecká zahrada s parkem, které představují jedny z našich nejvýznamnějších památek tzv. historické zeleně, tvořící neoddělitelnou součást reprezentační architektury šlechtického sídla. Zahrada byla zakládána současně s výstavbou zámku od počátku 18. století. Svažující se terén od západu k východu si vynutil její terasovité uspořádání. Nejvýše položenou terasu zaujímalo zámecké nádvoří s kašnou ve tvaru kvadribolu a s obeliskem uprostřed. Do kompozice zahrady byl začleněn také potok. Zikmund Karel Petřvaldský dal zhotovit dekorativní tepané mříže mezi pilíři s putty a vázami, spojující rizality hlavní budovy a oddělující nádvoří od parku. S nástupem Berchtoldů došlo postupně k podstatnému rozšíření zeleného areálu zámku - vznikal přírodně krajinářský park anglického typu, jehož nepravidelnou a živou kompozici tvořily travnaté plochy se skupinami jehličnatých a listnatých stromů. Zasloužili se také o výsadbu exotických a vzácných dřevin. Park oživuje množství soch. V parku byly založeny sortimentální sbírky rododendronů a obnoveny sbírky kbelíkových dekoračních rostlin. Od roku 1981 je zde každoročně prezentována sbírka světového sortimentu fuchsií ze zámeckého zahradnictví.

Zámek je centrem společenského dění Buchlovic – v průběhu roku se na zámku nebo v areálu parku konají výstavy, koncerty, hudební festivaly a divadelní představení. V roce 2006 otevřelo Slovácké muzeum v Uherském Hradišti v prostorách bývalých koníren stálou archeologicko-etnografickou expozici keramiky nazvanou „Na počátku byla hlína“. V areálu zámku sídlí záchranná stanice volně žijících živočichů. V zámeckém sklepě je umístěna prodejní Galerie vín.