Die mittlerweile veraltete Renaissancefestung entsprach am Ende des 17. Jahrhunderts nicht mehr den repräsentativen Vorstellungen der Zeit und Herzog Friedrich IV. gab eine barocke Erweiterung der Anlage in Auftrag. Das Schloss wurde von 1697 bis 1703 nach Entwürfen des schwedischen Baumeisters Nicodemus Tessin d. J. umgestaltet und vergrößert. Friedrich IV. starb jedoch während des zu Beginn des 18. Jahrhunderts ausgebrochenen Großen Nordischen Krieges auf dem Schlachtfeld bei Klissow und erlebte den Umbau in eine große Barockresidenz nicht mehr. Bis zu seinem Tod wurde nur der gewaltige Südflügel fertiggestellt, und weitere Planungen kamen aufgrund der folgenden Ereignisse zum Erliegen. Während des Krieges stand das Gottorfer Herzogtum auf der Seite des schwedischen Königreichs, dies sowohl aufgrund der familiären Verbindungen nach Schweden als auch deswegen, weil sich die Herzöge die Loslösung von Dänemark erhofften. Nachdem Schweden 1713 allerdings eine Niederlage erlebt hatte, wurden die Gottorfer Herzöge durch das dänische Königshaus entmachtet und deren Ländereien in Schleswig besetzt.