Auf den Resten einer Burg des 9./10. Jahrhunderts wurde in der 1. Hälfte des 11. Jahrhunderts, wohl im Auftrag der Speyerer Kirche, eine neue Burg errichtet. Der Speyerer Bischof Johann I. von Kraichgau überwies die Kästenburg (Kastanienburg) zwischen 1090 und 1104 dem Speyerer Hochstift.

Die Kästenburg wurde einer der zentralen Verwaltungsmittelpunkte der Speyerer Kirche. Die militärische Sicherung der Burg übernahmen Burgmannen. Zahlreiche Burgmannen wurden auch deshalb verpflichtet, um bedeutende Adelsfamilien an das Hochstift zu binden. Unter den Vertretern dieser „politischen" Burgmannschaften finden sich so angesehene Familien wie etwa die Herren von Lichtenstein, Heppenheim, Wunnenberg und Erfenstein, die Grafen von Veldenz und Zweibrücken sowie die Herzöge von Pfalz-Zweibrücken.

Zwischen der Mitte des 13. und Ende des 14. Jahrhundert sind umfangreiche Baumaßnahmen und häufige Aufenthalte der Bischöfe auf ihrer Burg belegt. Die Einrichtung eines bischöflichen Urkundenarchivs auf der Feste und die Tatsache, dass Nikolaus von Wiesbaden am 12. Juli 1388 in der Burgkapelle zum Speyerer Bischof gewählt wurde, sind Belege für eine Blütezeit der Burg.

Doch Mitte des 15. Jahrhunderts schwand die Bedeutung der Kästenburg. Im Bauernkrieg 1525 wurde sie besetzt und ausgeplündert. Nach einer weiteren Eroberung im Jahr 1552 durch Truppen des Markgrafen Albrecht Alkibiades von Brandenburg-Kulmbach (1522-1557) im „Zweiten Markgrafenkrieg", wurde die Kästenburg in Mitleidenschaft gezogen. Bischof Markward von Speyer (1560-1581) ließ die Schäden beseitigen. Doch obwohl wieder hochgestellte Persönlichkeiten wie Herzog Wolfgang von Pfalz-Zweibrücken, Johann Reinhard von Sötern, Herzog Friedrich Ludwig von Pfalz-Zweibrücken-Veldenz als Burgmannen gewonnen wurden, fand die Kästenburg nie wieder zu alter Blüte.

Nach dem Dreißigjährigen Krieg wohl noch weitgehend intakt, zerstörten französische Truppen im Orléansschen Krieg („Pfälzischer Erbfolgekrieg" 1688 - 1697) im September 1688 die mittlerweile verlassene Burg. Zwar wurde die Anlage zwischen 1701-1703 neu befestigt, doch als französische Truppen Ende des 18. Jahrhunderts die Rheinlande besetzten, verlor das Speyerer Hochstift seine Burg, die 1797 dem Nationalgut zugeschlagen wurde. Nach dem Wiener Kongress (1815) fiel die Ruine an das Königreich Bayern. Diese versteigerte die Kästenburg für 625 Gulden an eine Gruppe von 16 wohlhabenden Bürgern aus Neustadt, Mußbach und Winzingen. Der Name Kästenburg wurde abgelegt. Das Hambacher Schloss, seiner Funktion als Festung entgültig beraubt, wurde jetzt mehrfach Schauplatz politischer Kundgebungen. 1814 feierten deutsche Patrioten den ersten Jahrestag der „Völkerschlacht bei Leipzig" (16.-19.10.1813) auf dem Schloss, 1831 begingen Neustädter Bürger den Jahrestag der französischen Julirevolution (27.-29.7.1830 ). Ein Jahr später, zwischen dem 27. und 30. Mai 1832 fand schließlich das Hambacher Fest statt.

Wohl nicht zuletzt wegen des nach dem Hambacher Fest gespannten Verhältnisses zum bayerischen Königshaus, erwarb 1842 ein von pfälzischen Abgeordneten gewähltes „Zentral-Komitee" die Ruine des Hambacher Schlosses für 3.125 Gulden und machte es samt dem umliegenden Land dem bayerischen Kronprinzen, dem späteren König Maximilian II. von Bayern, zum Hochzeitgeschenk. Maximilian gab 1845 den Wiederaufbau der nun „Maxburg" genannten Ruine in Auftrag. Doch die zugesagten Gelder in Höhe von 94.300 Gulden wurden von der königlichen Kasse nur zur Hälfte bereitgestellt. So konnte der Münchner Architekt August von Voit seinen Plan, die Maxburg zu einem "pfälzischen Hohenschwangau" auszubauen, nicht vollenden. Ende des 1846 mussten die Arbeiten eingestellt werden.

Bis nach dem 2. Weltkrieg blieb das Hambacher Schloss Ruine. Im Jahr 1952 kam die Anlage aus dem Wittelsbachischen Ausgleichsfonds in den Besitz des damaligen Landkreises Neustadt (erste Aufbauarbeiten), 1969 in den des neu geschaffenen Landkreises Bad Dürkheim. Zum 150. Jahrestag des "Hambacher Festes" 1982 wurde das Hambacher Schloss grundlegend renoviert. Die Kosten in Höhe von 12 Millionen Mark (ca. 6 Millionen Euro), teilten sich der Kreis Bad Dürkheim, das Land Rheinland-Pfalz und die Bundesrepublik. Die äußere Ringmauer wurde in den Jahren 1998-2000 wiederhergestellt. Im Jahr 2002 wurde das Hambacher Schloss in eine neu gegründete Stiftung eingebracht, deren Träger das Land Rheinland-Pfalz, der Bezirksverband Pfalz, der Landkreis Bad Dürkheim und die Stadt Neustadt an der Weinstraße sind. Der Bund unterstützt die Stiftung finanziell.