Las primeras noticias del castillo las encontramos en 904, cuando se comenzó la repoblación de la zona, fomentada por el conde Guifré Borrell, que en aquel momento habitaba en la fortaleza, por el obispo Teuderic de Barcelona y por el abad de Sant Cugat .

El conde Miró, que cogobernaba con Wifredo, se encargaba de las tierras que rodeaban el río Llobregat a mitad del siglo X. En su testamento, del año 966, donó la mitad de los alodios de Cervelló a la Catedral de Barcelona. Años más tarde, en el 993, el conde Borrell II donó la mitad de los alodios y de las iglesias de Cervelló a la sede barcelonesa y la otra mitad al monasterio de Sant Cugat, tal y como había dispuesto su hermano Miró.

El año 992 los condes Ermengol y Ramon vendieron a Ènnec Bonfill el castillo de Cervelló y sus posesiones. De esta manera se inicia el linaje de los Cervelló. Posteriormente Ènnec Bonfill compró a la catedral de Barcelona todos los bienes que poseía en el término de Cervelló.

Durante los primeros siglos de la familia Cervelló, esta fue fiel a la Corona. A partir del siglo XIII las cosas empezaron a cambiar y se sublevaron en numerosas ocasiones. En 1224 Jaume I llega a las puertas del castillo y lo conquistó después de trece días de combate. En 1259 Guillem II de Cervelló participó activamente en la gran revuelta de los nobles contra Jaume I. Esta guerra afectó gravemente a las tierras de cultivo de la zona del Llobregat, por que en esta zona se produjeron numerosos combates. Esto empobreció la baronía de Cervelló y muchos hombres emigraron hacia Tortosa buscando un futuro mejor.

Guerau II, heredero de Guillem II, también se rebeló contra el monarca en 1274. Pere II sofocó la revuelta en 1280 con la toma de Balaguer. Años más tarde, en 1297, Guerau II vendió la baronía de Cervelló al rey Jaume II.

El monarca canjeó con la condesa Sibila de Pallars los castillos de Gelida y de Cervelló, que estaba muy dañado, por la ciudad de Berga. La familia de los Pallars vendieron la baronía de Cervelló a la reina Leonor, mujer de Pere el Ceremonioso, en 1374. Dieciséis años más tarde Joan I la volvió a vender, en este caso en la ciudad de Barcelona. Durante la guerra contra Joan II en 1462, la ciudad hizo reforzar las defensas del castillo. Sin embargo, la fortificación quedó muy deteriorada. A pesar de la capitulación de Barcelona, ​​la ciudad conservó la propiedad del castillo, que en 1714 volvió a jugar un papel importante durante la Guerra de Sucesión. En el mes de enero el duque de Pòpuli mandó abandonar el castillo y su demolición ante la inminente victoria de las tropas borbònicas.

El castillo está dividido en dos recintos: el inferior y el soberano. Este segundo se alza en el sector de poniente y está defendido por una muralla románica.

Era el sector más vulnerable, debido a que el resto del recinto estaba protegido de forma natural por los acantilados. Por eso estaba protegido por una muralla de un metro y medio de espesor, de planta poligonal que se adaptaba al terreno. Está formada por sillares pequeños y medios alineados en hileras regulares, que evidencian una construcción datada a finales del siglo XI. Desgraciadamente sólo se conserva un pequeño fragmento de su perímetro.

Dentro de este recinto se levantaba un espacio más fortificado, correspondiente a las estancias nobles. El acceso se realizaba por el lado del sur, cerca de la capilla, por una escalera que combinaba los elementos de madera con escalones excavados en la roca. Al atravesar una portezuela se accedía a un pequeño patio interior, alrededor del cual se organizaban las distintas estancias.

El espacio está protegido al este por una gran torre de planta ligeramente trapezoidal y con la base ataludada.

Su fábrica, hecha con sillares bien tallados y alineados en hileras regulares, es similar a la de la capilla y no a la de la muralla.

Esto la sitúa cronológicamente en el siglo XIII y no en el XI como el resto del castillo. Con casi total seguridad sustituyó a una torre anterior, a juzgar por el irregular encaje entre la torre con el resto de la fortificación.

De la torre sólo conservamos la planta baja, destinada a almacén, de los tres pisos de altura que tenía. Los dos superiores estaban destinados a dependencias nobles.

Al otro lado del patio se encuentran las estancias de almacén y manipulación de los alimentos. Las últimas excavaciones han permitido determinar donde estaba situada la cocina, un almacén de grano y el horno de pan.

El recinto inferior ocupa todo el rellano del peñón con una superficie aproximada de 700 metros cuadrados. Era el lugar destinado a vivienda de las diferentes personas que cuidaban del castillo y de las encargadas de su defensa.

Se accedía a este recinto fortificado por una puerta que hay a mediodía, situada en un nivel inferior al rellano. De esta puerta se conserva la parte inferior de los montantes.

Una vez atravesada la puerta, a mano izquierda vemos una cavidad en excavada en la roca, cerrada parcialmente por un muro románico, que debía servir como habitáculo del cuerpo de guardia. También se conservan encajes para un cobertizo de madera.

Pocos metros más allá encontramos la única estructura de la fortificación que ha conservado su bóveda, aunque incompleta. Es conocida popularmente como Sala de abajo. Está parcialmente excavada en la roca, bajo el rellano superior del castillo. Su bóveda es apuntada y por su fábrica se cree que fue rehecha en algún momento entre los siglos XIII y XIV.

En cambio, la sala habría sido construida a finales del XI o principios del XII. Interiormente estaba dividida en tres pisos, si hacemos caso de los agujeros acomodar las vigas que hay practicados en los muros laterales.

La otra construcción que se ha conservado mínimamente es la capilla, situada un poco apartada del resto de construcciones y a los pies del recinto superior.

Desgraciadamente, este edificio no entró dentro del programa de excavación y consolidación del castillo, incluso se ha excluido su interior del espacio visitable. Según el Plan especial y catálogo del patrimonio arquitectónico y ambiental de Cervelló de 2015, este espacio ha sido declarado como lugar de protección estricta, donde no se permite ningún tipo de intervención. No entendemos como puede ser perjudicial para el edificio la eliminación de la naturaleza que invade su interior, la excavación arqueológica y la limpieza y consolidación de los escombros como se ha hecho con el resto del conjunto. Incomprensible.

Era un edificio de una sola nave y reducidas dimensiones.

La bóveda de la nave era probablemente apuntada y arrancaba de una sencilla moldura, que aún se conserva.

En el muro de la derecha vemos la parte baja de un pilar adosado, que no tiene su simétrico en el muro norte, ni ninguna evidencia de la existencia de un arco triunfal.

El ábside era truncado, con una ventana en la parte central, que fue modificada posteriormente, con un dintel recto.

En los muros laterales de la cabecera se abrían dos grandes arcos de medio punto, a modo de hornacina. El del lado sur ha desaparecido, mientras que el del lado norte todavía se conserva.

El acceso a la iglesia se realizaba por el lado de poniente, donde la antigua puerta ha convertido en una gran obertura.

Del resto de construcciones no se conserva casi nada. Los fragmentos son muy escasos y no permiten deducir su estructura ni uso.

Lo más destacado son varios depósitos excavados en la roca y situados en la parte central del peñasco.

En el lado más occidental encontramos una gran cisterna, alrededor de la que tenemos los encajes de la cubierta de madera que tenía.

La muralla del recinto inferior está muy fragmentada y se conservan pocas hiladas de sillares. A pesar de ser una obra del siglo XI, podemos ver algunos lienzos de muralla que fueron reformados en el siglo XIII. Los fragmentos más antiguos se conservan en el sector norte, siguiendo el perfil de la colina.