L'origine dell'edificio si colloca al 29 gennaio 1240, quando Federico II Hohenstaufen ordinò a Riccardo da Montefuscolo, giustiziere di Capitanata, che venissero predisposti i materiali e tutto il necessario per la costruzione di un castello presso la chiesa di Santa Maria del Monte
(oggi scomparsa). Questa data, tuttavia, non è accettata da tutti gli
studiosi: secondo alcuni, infatti, la costruzione del castello in quella
data era già giunta alle coperture.
Incerta è anche l'attribuzione a un preciso architetto: alcuni riconducono l'opera a Riccardo da Lentini
ma molti sostengono che a ideare la costruzione fu lo stesso Federico
II. Pare che sia stato costruito sulle rovine di una precedente fortezza prima longobarda e poi normanna. Probabilmente alla morte di Federico II (avvenuta nel 1250) l'edificio non era ancora terminato.
Dai tempi dell'imperatore Federico fino a Giovanna I,
regina di Napoli, questa splendida fortezza fu sempre denominata
"Castello di Santa Maria del Monte". La prima volta che fu descritto
senza l'appellativo "Santa Maria", quindi semplicemente "Castel del
Monte" è in un decreto di re Ferdinando d'Aragona, datato dal Castello di Altamura, il 1º dicembre 1463.
Fu raramente adibito a feste; fra queste nel 1246 si ricordano le nozze di Violante, figlia naturale di Federico e Bianca Lancia con il conte di Caserta Riccardo Sanseverino.
Castel del Monte fu anche un luogo di carcere. Sotto il Regno di Manfredi vi fu imprigionato Marino da Eboli dopo la congiura del 1253. Sotto la giurisdizione di Carlo I invece vi furono imprigionati, in via del tutto segreta e sotto la custodia del castellano Golardo Saumeri, i figli piccoli di Manfredi: Enrico, Federico, Enzio e Corrado di Caserta con Enrico di Castiglia.
Nel 1528 a causa di una spedizione francese nel Regno di Napoli, Castel del Monte fu devastato e bombardato. L'8 settembre 1552 fu venduto al Conte di Ruvo, Don Fabrizio Carafa, al prezzo di 100.000 Ducati. Negli anni a seguire, i Carafa
nominavano i castellani e vi impiantarono una panetteria con mulino e
un forno. Per i Carafa fu un incantevole luogo di villeggiatura. A partire dal XVII secolo seguì un lungo periodo d'abbandono, durante il quale il castello venne spogliato degli arredi e delle decorazioni parietali di marmo (le cui tracce restano visibili solo dietro i capitelli) e divenne oltre che carcere anche un ricovero per pastori, briganti e profughi politici. Nel 1876 il castello, in condizioni di conservazione estremamente precarie, venne infine acquistato (per la somma di 25.000£) dallo Stato italiano, che ne predispose il restauro a partire dal 1879. Il 24 giugno 1883 il cavaliere Buongiovannini,
ispettore centrale dei monumenti presso il Ministero della Pubblica
Istruzione e l'ingegnere del Genio Civile Francesco Sarlo tennero un
convegno sul restauro del manufatto. Nel 1928
il restauro diretto dall'architetto Quagliati rimosse il materiale di
risulta all'esterno del castello e demolì parte delle strutture
pericolanti, ricostruendole in seguito per dare al castello un aspetto
"ringiovanito"; questo non ne arrestò il degrado e si dovette procedere a
un ulteriore restauro tra il 1975 e il 1981. Nel 1936 Castel del Monte fu dichiarato monumento nazionale, poi eliminato.
Nel 1996 l'UNESCO lo ha inserito nella lista dei Patrimoni dell'umanità per il rigore matematico ed astronomico delle sue forme e per l'armoniosa unione degli elementi culturali del nord Europa, del mondo islamico e dell'antichità classica, tipico esempio di architettura del medioevo.