Ratusz powstał najprawdopodobniej jeszcze w XV wieku, choć ciężko doszukać się informacji o początkach jego budowy. Jest wielce prawdopodobne, że istniał już w czasie, gdy Stefan Batory uchwalił na sejmie w Lublinie konstytucję o utworzeniu najwyższego sądu szlacheckiego - Trybunału Koronnego, z siedzibą w Piotrkowie i Lublinie, co miało miejsce 3 marca 1578 roku.
Ratusz znajdował się pośrodku Starego Rynku, stanowiąc centralny punkt tego „serca miasta”. Jak pisał o nim w 1923 roku w „Przewodniku po Piotrkowie Trybunalskim z planem miasta” Michał Rawita-Witanowski:
„Był to gmach jednopiętrowy, murowany z cegły, o planie wydłużonego czworoboku. Sądząc ze starych sztychów, był to typowy dom radziecki, o wyglądzie „czworaka”, zakończony attykami kazimierzowskiemi (jak dotąd w Pabijanicach) i okrążony drewnianemi podsieniami. Przyozdobiony w XVI w., współcześnie z Zamkiem, w szaty renesansu włoskiego, przetrwał w tym stanie do wojen szwedzkich za Jana Kazimierza. Jedynie dobudowana do niego wieża dla przestępców (1611 r.), gdy ratusz przeznaczono też na posiedzenia trybunału kor., zmieniła jego charakterystyczny wygląd” – pisownia oryginalna.
Wspomniana wieża pełniła rolę więzienia. Składała się z dwóch części. Wieża górna była więzieniem lżejszym, a wieża dolna - więzieniem cięższym. Najbardziej znany, za sprawą rycin i grafik, jest późniejszy XVIII-wieczny budynek. Nie posiadał już attyki, ale czterospadowy dach. Na piętrze znajdowała się sala sądowa i kaplica, a parter pełnił siedzibę archiwum, kordegardy dla wojska i stacjonującego z nim oficera, który miał osobną izbę. Obok budynku znajdowała się służąca kupcom waga miejska oraz miejsce wymierzania kar, czyli pręgierz.
W czasach świetności w budynku pojawiały się najznamienitsze postacie ówczesnej polskiej władzy i ważni biskupi. Funkcjonowanie Trybunału Koronnego opisywał w 1972 r. w przewodniku „Piotrków Trybunalski i okolice” Tadeusz Nowakowski, powołując się na pamiętniki Jędrzeja Kitowicza:
„W dniu poprzedzającym reasumpcję Trybunału, zjeżdżali się do Wolborza - siedziby biskupów kujawskich, deputaci duchowni dla dokonania wyboru prezydenta, którym zazwyczaj był biskup kujawski lub kanonik gnieźnieński piastujący równocześnie godność proboszcza piotrkowskiego. Wybrany prezydent podejmował deputatów wystawnym obiadem. Następnego dnia odbywał się przejazd prezydenta i deputatów do Piotrkowa. W orszaku, przed karocą prezydenta, jechali konni dworzanie i wojskowi, za karocą dragonia prymasa albo biskupa kujawskiego, za nią ciągnęły pojazdy i kolasy duchowieństwa, przyjaciół i znajomych. Ten uroczysty wjazd był często tak okazały, że kiedy początek zbliżał się do Piotrkowa, koniec dopiero opuszczał bramy wolborskie. Kiedy w kasie nie było pieniędzy, cała kawalkada nie przekraczała pół mili. Po wjeździe do Piotrkowa prezydent zamieszkiwał w domu plebana przy farze.
W dniu następnym schodzili się wszyscy deputaci do kościoła farnego, gdzie przy stole zasiadali urzędnicy ziemstwa sieradzkiego w celu ustalenia prawnego wyboru deputatów, sprawdzenia dowodów i odebrania przysięgi na bezstronne i sprawiedliwe spełnianie urzędu. Wówczas mówiło się, że Trybunał szczęśliwie stanął. Następnego dnia deputaci świeccy schodzili się na ratusz dla obrania marszałka Trybunału, zazwyczaj bogatego i wpływowego dygnitarza. Marszałek w publicznej mowie dziękował za wybór, a jeden z deputatów odpowiadał, wręczając jednocześnie laskę marszałkowską z czarnego hebanu ze srebrną gałką. Po skończonym wyborze, prezydent zapraszał wszystkich na wystawny obiad, a marszałek na kolację.
Trzeciego dnia deputaci w otoczeniu członków sądów ziemskiego i grodzkiego, palestry, stron procesowych i tłumnie zebranej publiczności szli do kościoła farnego na nabożeństwo, po którego zakończeniu formował się uroczysty pochód. Garnizon miejski prezentował broń przy trzykrotnym biciu w bębny i odgłosie dzwonów wszystkich kościołów w mieście. Marszałek i prezydent nieśli pod baldachimem obraz Matki Boskiej Pocieszenia, który umieszczano w kaplicy ratuszowej, podczas gdy orkiestra grała pobożne pieśni.
Po zakończeniu uroczystości deputaci zamykali się na ratuszu i tam układali ordynację czyli porządek rozpraw, dawali zlecenia magistratowi zabezpieczenia kwater, wyżywienia, bezpieczeństwa, wysokości płac służby itp. Wyznaczano również posłów do króla z zawiadomieniem o rozpoczętym Trybunale.
Trybunał wyrokował na podstawie prawa pisanego i zwyczajowego. Wyroki były ostateczne i wykonywał je miejscowy starosta.”
Obrady Trybunału Koronnego odbywały się w Piotrkowie przez 214 lat. Od 1578 r. do 1792 r., w okresie od października do kwietnia. W pozostałym czasie przenosiły się do Lublina. Dotyczyły spraw i apelacji z terenów Wielkopolski, Mazowsza, Kujaw i Prus Wschodnich. Na czas obrad władze miejskie przenosiły się do Kamienicy Wójtowskiej, czyli na róg Rynku i ul. Grodzkiej.
Ratuszowy budynek został zniszczony podczas szwedzkiego najazdu. Odbudowano go dopiero w roku 1768 r., za czasów Stanisława Augusta. Postawiony na nowo obiekt zaprojektowany został przez królewskiego architekta, Jakuba Kubickiego. Urzędowały w nim wówczas władze miejskie, a funkcję magistratu budynek pełnił aż do 1863 roku.
Dalsze losy ratuszowego budynku były związane z kupcami, bo to im został on wydzierżawiony na magazyny i składy. Jednak nie nacieszyli się zbyt długo miejscem do składowania dóbr i towarów, bo pięć lat później na mocy rozporządzenia pierwszego gubernatora guberni piotrkowskiej, Iwana Kochanowa, budynek został rozebrany.
W 1964 roku podczas badań archeologicznych, jakie prowadzono na terenie Rynku Trybunalskiego, odsłonięto podziemia dawnego ratusza. Obecnie zarys nieistniejącego już budynku obrazują powstałe w 2008 roku murki, wyniesione nieco ponad płytę Rynku. Na jednym z nich umieszczono tablicą pamiątkową, która przypomina o obchodzonej w 1978 roku 400. rocznicy powstania Trybunału Koronnego. Umieszczono ją z inicjatywy Towarzystwa Przyjaciół Piotrkowa Trybunalskiego.
