Siegmund I. von Thüngen lässt das sogenannte Burgsinner Salbuch anlegen, in dem seine Besitzungen in und um Burgsinn verzeichnet sind.
Im Rahmen eines Erbteilungsvertrages fällt zum einen Burgsinn jeweils zur Hälfte an die Brüder Philipp I. und Siegmund II. von Thüngen. Zum anderen wird die noch nicht verpfändete Hälfte Bücholds an Balthasar III. von Thüngen übertragen. Ihr wird ein Wert von 6000 Gulden zugemessen, während die andere Hälfte um nur 4230 Gulden an Konrad von Hutten verpfändet war.
Adam II. von Thüngen wird (auch für seinen unmündigen Bruder) mit den thüngenschen Besitzungen in Burgsinn und der thüngenschen Hälfte von Büchold belehnt. Lehnsherren in Burgsinn sind die Markgrafen Kasimir und Georg von Brandenburg, in Büchold ist es das Würzburger Domkapitel. Adams Vetter Wolf IV. wird am selben Tag mit der anderen Hälfte Bücholds belehnt.
Nach dem Tod Adams II. vereint Siegmund III. die thüngenschen Besitzungen in Burgsinn und Büchold.
Die Besitzungen der Thüngen in Burgsinn und Büchold fallen an Weiprecht, Martin, Philipp, Ludwig und Hans Jörg von Thüngen. Dabei erhalten die ersten vier jeweils ein Viertel der Herrschaft Burgsinn, während Hans Jörg das Schloss und die Besitzungen in Büchold zufallen. Um den höheren Wert des Sitzes in Büchold auszugleichen, übernimmt Hans Jörg zusätzlich rund 13.000 Gulden Erbschulden.
In Burgsinn entsteht die evangelische Pfarrgemeinde.
Die Auswirkungen der Reformation machen sich in Burgsinn bemerkbar. Im Jahr 1564 führen Eberhard IV. von Thüngen und Bernhard III. von Thüngen die Augsburger Konfession ein. Sie berufen den ersten lutherischen Pfarrer, Jonas Lichtenfelser, ein. Diese erste lutherische Kirchengemeinde besteht bis 1631 und wird dann durch die kurmainzische Gegenreformation beseitigt.
Die "Matricula Ecclesiae Burcksinnaniae" nennt in den Sterbematrikeln den Tod des Schulmeisters Wölflein. Dies ist der erste Beleg für die Existenz einer Schule in Burgsinn.
Aufgrund der stark eingeschränkten Rechte der Ortseinwohner kommt es zu Konflikten mit den Herren von Thüngen. Aus einer Auflehnung um 1560 entsteht im Jahr 1598 zwischen der Marktgemeinde Burgsinn und den von Thüngen ein Rechtstreit um den Burgsinner Wald. Der "Burgsinner Prozess" wird erst 300 Jahre später (1899) zu Gunsten der politischen Gemeinde entschieden.
Die Herren von Thüngen führen noch zwei weitere Schlossbauten in Burgsinn durch. Das "Neue Schloss" am Nordausgang des Marktes stammt aus der Zeit der Spätrenaissance. 1607 erbaut Werner II. von Thüngen für seine Gemahlin Philippina Agatha von Thüngen im Westteil Burgsinns das sogenannte Fronhofschlösschen als Witwensitz.