Das Gemeindegebiet von Kyburg-Buchegg im Solothurnischen Bezirk Bucheggberg war schon sehr früh besiedelt. So stammen die ältesten Funde, darunter ein Steinbeil, aus der Jungsteinzeit. Aber auch aus der Römerzeit sind einzelne Überreste entdeckt worden. Die erste urkundliche Erwähnung von Buchegg erfolgte 1175 unter dem Namen Boucecca, was sich aus den Wortteilen Buche und Egg zusammensetzt.
Die Geschichte von Buchegg hängt eng mit derjenigen der Grafen von Buchegg zusammen Diese werden um 1130 erstmals erwähnt und hatten ihren Stammsitz auf einer Burg an der Stelle des heutigen Schlösschens Buchegg. Die Burg Buchegg wurde vermutlich bereits im 11. Jahrhundert auf der Kuppe eines Höhenzugs des Bucheggbergs angelegt, die von Südwesten nach Nordosten zieht. In der nachfolgenden Zeit wurde die Anlage mehrmals aus- und umgebaut.
Die Herrschaft der Grafen von Buchegg die der Landgrafschaft Burgund unterstand, umfasste weite Teile des heutigen Bucheggbergs und des angrenzenden Limpachtals. Um die Burg hatte sich allmählich eine kleine Siedlung entwickelt.
Nachdem das Geschlecht der Grafen 1347 erloschen war, gelangte die Herrschaft in den Besitz der Senn von Münsingen. Im Zuge der Burgdorferkriege wurde die Burg Buchegg 1383 von den Truppen der Grafen von Neu-Kyburg niedergebrannt und nachher nicht mehr aufgebaut. 1391 wurde die Herrschaft Buchegg von Solothurn erworben und zur Vogtei Bucheggberg umgewandelt.
Das heutige Schlösschen Buchegg (auch Buechischlössli genannt), ein einfacher Turmbau mit Walmdach, wurde 1546 unter der Solothurner Herrschaft an der Stelle der ehemaligen Burg Buchegg errichtet und diente bis 1798 als Gefängnis.
Die Solothurner Regierung verkaufte den Turm, die angebaute Scheune und rund 4 Jucharten Land an Bauern von Buchegg, und der ganze Besitz ging später an das um 1840 erbaute Wirtshaus "Schloss Buchegg" über. Ein Anbau diente bis zu seiner Entfernung 1938 als Sommerwirtschaft. Schon 1876 wird ein Jakob Burkolter als Bierbrauer erwähnt; ihm folgte der Bayer Bierbrauer und Wirt Karl Faist, der in den grossen, heute noch bestehenden Kellern zwischen 1885 und 1922 Buchegger Bier braute.
1938 wurde die Stiftung Schloss Buchegg mit der Absicht gegründet, im Turm das Heimatmuseum des Bezirks Bucheggberg einzurichten, welches 1956 eröffnet werden konnte. In ihm werden seither an Ausstellungen einheimisches Kulturgut oder aber Werke von Künstlern und des Kunsthandwerkes gezeigt.