La fondazione del castello, secondo una cronaca isolana, ripresa da Giovanni Francesco Fara, è attribuita ai marchesi Malaspina, che nel corso del 1121 non solo costruirono la guarnigione, ma riorganizzarono l'insediamento rurale incentivando lo spostamento dell'abitato dalla Bosa romana (Bosa Vetus) verso il nuovo centro ai piedi del castello.
La data tuttavia non trova altre conferme documentarie, anche nel quadro delle successive vicende storiche tra casata giudicale e famiglia signorile. La fortificazione certamente sorse a controllo e gestione dei traffici commerciali del corso fluviale e del porto marittimo che si articolavano lungo la costa occidentale dell'isola. Con la fine del giudicato di Torres (1259) il possesso dei Malaspina, si estendeva non solo al castello, ma anche ai territori circostanti, tra i quali alcuni distretti giudicali (Planargia e Costavalle) che, congiunti a quelli presenti nel settentrione del giudicato (Osilo, Florinas, Coros), di fatto formarono il possesso signorile dei Malaspina. Parallelamente si formarono, nella Sardegna settentrionale, possedimenti eguali per tipologia politica e amministrativa controllati da altre famiglie signorili (i Doria con Alghero, Monteleone Roccadoria, Casteldoria).

Nei primi anni del XIV secolo gli intensi sforzi diplomatici portati avanti dalla Corona d'Aragona, nell'ottica dell'attuazione del Regno di Sardegna e Corsica, coinvolgono in pieno i Malaspina che di fatto controllano i maggiori centri militari ed economici presenti nel nord dell'isola.
Il carteggio si concluse nel corso del primo quarto del XIV secolo, quando il castello è ceduto in pegno, e successivamente venduto, al Regno d'Arborea. Da questo momento il castello, e verosimilmente anche il Borgo, rimase in possesso del regno giudicale, divenendo anche residenza della corte giudicale in parallelo a quella di Oristano. Tale possesso si concluse dopo il 1410, quando il regno, in guerra aperta contro Aragona già a partire dal 1353, si trovava ormai di piena crisi dinastica e militare.
Sotto il dominio regio il castello è infeudato a diversi castellani, ma i suoi destini amministrativi si separarono da quelli del Borgo, che assunse il titolo di città Regia, con ordinamenti e strutture politiche del tutto autonome rispetto a quelle della struttura militare. Il castello, comunque, continuò a rivestire un ruolo militare nel comprensorio, integrandosi con il sistema delle torri costiere, anche se proprio questo nuovo sistema di difesa dell'Isola porterà, nel lungo periodo, alla defunzionalizzazione della struttura nel XVII secolo.

Le numerose notizie documentarie, e i notevoli resti monumentali, hanno comportato uno squilibrio negli studi, articolati in un duplice indirizzo (l'analisi documentaria, e delle strutture) mai accompagnato da precise e sistematiche ricerche archeologiche. D'altro canto la forte imponenza delle strutture spinse, già a partire dagli ultimi anni dell'Ottocento, al "forzato restauro" dell'esistente, modificando, falsificando e cancellando in più casi, i contesti stratigrafici e architettonici originali. La consapevolezza di tali problematiche è stata posta alla base delle ricerche archeologiche sul castello, svolte in parallelo al cantiere di restauro (direzione Arch. G. Gallus) grazie al finanziamento della Comunità Montana Marghine Planargia e sotto la collaborazione tra le Soprintendenze (Archeologica, Beni Architettonici, Storici Monumentali) delle Province di Sassari e Nuoro e le strutture delle Università di Pisa e Sassari.

Lo scavo ha interessato, in questa prima fase, alcune aree funzionali al lavoro di restauro come le basi delle torri, la cinta muraria, gli ambienti antistanti la Torre Maestra, e l'area del cortile centrale. Inoltre le ricerche sono state indirizzate al rilievo e alla documentazione di tutti gli alzati, con l'obbiettivo di individuare le successioni e le sequenze originarie presenti nei corpi di fabbrica.

In fase preliminare, è possibile ipotizzare che il castello, in un primo periodo, occupasse solo una parte dell'attuale spianata, intorno all'area della torre maestra; in questa zona sono stati messi in luce una serie di ambienti, che già nel corso del XIV secolo sembrano essere demoliti per fare spazio ad un successivo assetto monumentale, che comportò non solo, la costruzione della torre maestra, ma anche di una prima cinta, probabilmente merlata. Una cinta che nella parte occidentale, verso il paese, venne ampliata a più riprese nel corso del secoli XIV e XV, sfruttando i diversi riporti di terra scaricati verso quella parte.