Tiene su origen en la repoblación del siglo XI: se fortifica, independizándolo del recinto de la vieja villa de "la Mota". Tras la batalla de Olmedo (1445) la Mota queda definitivamente bajo poder real, compatibilizando sus funciones militares con las de archivo y prisión.

Tras pasar por varias manos, en la recta final del S. XV los reyes Católicos se la entregan a Alfonso de Quintanilla, guarneciéndola con armas y artillería; se construye entonces la barrera de artillería, terminada en 1483, como indica la fecha grabada junto a los escudos de los Reyes Católicos en la entrada principal. Durante la Guerra de las Comunidades, la fortaleza permanece fiel a la corona, pese a que Medina era comunera.

El castillo actual, que responde a la tipología de la Escuela de Valladolid, aprovecha una esquina del recinto de la villa vieja, construido en hormigón de cal y canto. Su barrera exterior, con cubos cilíndricos y dotada de galerías subterráneas, data del tiempo de los Reyes Católicos y fue la más avanzada de su época. La fortaleza tiene un amplio patio de armas y una Torre del Homenaje de casi 40 m de altura. Desde el patio se accede a la capilla de Santa María. El Centro de Recepción de Visitantes se encuentra ubicado sobre los vestigios de un poblamiento de la Edad de Hierro.