Käufer war Markgraf Wilhelm I. von Meißen. Von dessen Erben gelangte die Burg mit ihrem Herrschaftsgebiet 1415 an die Burggrafen von Nürnberg aus dem Hause Hohenzollern. Diese besetzten die Burg mit Amtmännern. 1462, im Bayerischen Krieg, in dem auch der Böhmenkönig Georg von Podiebrad gegen Markgraf Albrecht Achilles kämpfte, zündete der Amtmann Friedrich von Dobeneck das zu Füßen der Burg liegende Dorf Thierstein selbst an, um den Gegnern die Möglichkeit zu nehmen, sich zu verschanzen. 1497 wurde der Bergfried der Burg Teil eines Systems von Warten zur Landesverteidigung und Thierstein zum Sammelplatz der Bürgermilizen des Sechsämterlandes im Falle eines feindlichen Einfalls bestimmt. 1553, im Bundesständischen Krieg, wurde Thierstein von böhmischen Truppen besetzt. Nach dem Regierungsantritt des Markgrafen Georg Friedrich beschloss dieser, wahrscheinlich wegen des schlechten baulichen Zustandes der alten Burg, das Amt Thierstein vorerst unbesetzt zu lassen. 1562 konnte dann doch Beringer von Kotzau als Amtmann in Thierstein einziehen. Nach dessen Tod 1575 wurde Thierstein von Wunsiedel aus mitverwaltet; die alte Burg blieb unbewohnt. 1603 befahl Markgraf Georg Friedrich von Brandenburg die Auflassung der Burg und den Bau eines neuen Amtshauses außerhalb des Ortes Thierstein. Dennoch wurden weiterhin die notwendigsten Reparaturen an der Burg Thierstein durchgeführt, um sie in der Zeit des Dreißigjährigen Krieges der Bevölkerung als Zufluchtsort und befestigtes Getreidedepot zu erhalten. Noch einmal wurde sie im Spanischen Erbfolgekrieg 1703 in notdürftigen Verteidigungszustand gebracht. Das Ende der Burg Thierstein kam im Jahr 1725, als sie einer den ganzen Markt Thierstein heimsuchenden Brandkatastrophe zum Opfer fiel.