Spätestens Ende des 16. Jahrhunderts hatte Rheinstein seine Bedeutung als Wehranlage vollständig verloren und geriet in der Folgezeit in Verfall.  Als mainzisches Mannlehen befand sich Rheinstein seit dem ausgehenden Mittelalter im Besitz der Familie Wildberg und gelangte 1779 durch Kauf an den kurtrierischen Geheimen Rat von Eyß.

1822 begegnet uns der Regierungsrat von Coll als neuer Eigentümer der Burg, der sie 1825 an Prinz Friedrich Ludwig von Preußen veräußerte. 1825-1829 erfolgte der Um- und Ausbau der Ruine nach Plänen des Architekten Johann Claudius von Lassaulx und Karl Friedrich Schinkel durch Wilhelm Kuhn. Die Burg erhielt ihren neuen Namen: Rheinstein. Der Ausbau wurde 1829 abgeschlossen.
Die dem Rhein zugewandte Front des Wohnturms wurde vollständig ausgetauscht. Dort entstand eine repräsentative Fassade mit großen Fenstern. Als neue Bauteile traten der runde Rheinturm sowie Bauten im Eingangsbereich bei der Zugbrücke hinzu.
1839-1844 entstanden die Kapelle sowie außerhalb des eigentlichen Burgareals das Schweizerhaus als Gästehaus.

Seit 1975 befindet sich Burg Rheinstein im Besitz der Famile Hecher, die bereits 1976 erste Sanierungsmaßnahmen vornehmen ließ. Die beeindruckende Anlage wird als Museum genutzt.