A sua construção inicial remonta ao tempo de Mumadona Dias, que o mandou edificar no século X, com o objectivo de defender dos ataques muçulmanos e normandos o mosteiro que tinha fundado para se recolher quando enviuvou.
Mais de um século depois, o Conde D. Henrique (a quem tinha sido doado o condado portucalense) escolhe Guimarães para estabelecer a sua corte. Talvez tenha pesado na sua decisão a segurança que o Castelo de S. Mamede (assim lhe tinha chamado a sua fundadora) oferecia. O forte, com mais de cem anos de vida, necessitava de reformas urgentes e o nobre optou por demolir o que restava da construção de Mumadona, ampliando com novos e mais potentes muros a área ocupada pela fortaleza do século X. Abriu ainda duas portas: a principal, a oeste, que vigiava o burgo, e a de leste, chamada da Traição.
A partir do século XV, o Castelo de Guimarães deixa de intervir na defesa da população da vila. Para trás ficaram episódios bélicos, como foi o cerco de Guimarães, pelo ano de 1127, quando Afonso VII, rei de Leão, tentou exigir de D. Afonso Henriques vassalagem. Egas Moniz, aio deste último, vendo a vila em situação de desespero, garantiu ao rei a vassalagem do seu amo. O cerco foi levantado, mas o príncipe português não cumpriu o prometido pelo seu aio e este foi com a sua família até ao reino de Leão, de corda ao pescoço, oferecendo as suas vidas em resgate da palavra dada. Outros acontecimentos envolveram este Castelo desde o que se deu no histórico dia 24 de Junho de 1128, nas proximidades da fortaleza se defrontaram D. Afonso Henriques e sua mãe D. Teresa na Batalha de S. Mamede, tendo a vitória de D. Afonso Henriques dado início à Fundação de Portugal, até 1385 quando D. João I cercou e conquistou Guimarães com a colaboração dos seus moradores.
A partir do século XVI, foi instalada a cadeia no seu interior, e no século XVII funcionou como palheiro de Sua Majestade. O estado de ruína do Castelo aumentava cada dia.
Em 1836, um dos membros da Sociedade Patriótica Vimaranense (associação criada para promover os interesses locais) defendeu a demolição do Castelo e a utilização da sua pedra para ladrilhar as ruas de Guimarães, já que a fortaleza tinha sido usada como prisão política no tempo de D. Miguel. Tal proposta, felizmente, nunca foi aceite. 45 anos depois, a 19 de Março de 1881, o Diário do Governo classificou o Castelo de Guimarães como o único monumento histórico de primeira classe em todo o Minho.
Em 1910, foi declarado Monumento Nacional e em 1937 a Direcção Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais iniciou o grande restauro do Castelo, sendo concluído e inaugurado em 4 de Junho de 1940 por ocasião das Comemorações do VIII Centenário da Fundação da Nacionalidade.
Até hoje o Castelo de Guimarães aparece nos grandes acontecimentos como um ex-libris de Portugal.
O portão principal, a oeste, é defendido por dois torrões, estando outros dois a defender a porta da traição, a leste.
A Torre de Menagem, ao centro da praça de armas, apresenta planta quadrangular, com poucas aberturas assinalando os pavimentos, ligados internamente por escada de madeira e de pedra. Um adarve largo e contínuo permite a circulação e a observação no topo da torre, coroada por ameias pentagonais pontiagudas.
