Unter Markgraf Wilhelm I. erfolgte ein Umbau für repräsentative Zwecke, als Residenz wurde Mildenstein nie genutzt
1706/07 wählte Stanislaus I. Leszczyński die Burg Mildenstein als Aufenthaltsort, während seine schwedischen Verbündeten das Kurfürstentum besetzt hielten. Im 18. und 19. Jh. war die Burg Amtsgericht, Gefängnis und Beamtenwohnhaus.
1890 begann die museale Nutzung der Burg. Im Museum steht der Döbelner Riesenstiefel.
Von 1964 bis 1990 wurde auf dem Burggelände auf 5 Hektar ein Heimattiergarten betrieben.
Der 32 Meter hohe Bergfried im Innenhof dient als Aussichtsturm über das Muldental.
Die Burg Mildenstein ist Eigentum des Freistaates Sachsen und wird verwaltet vom Staatsbetrieb . Staatliche Schlösser, Burgen und Gärten Sachsen gGmbH.