O castelo de Cardiff está situado exatamente no centro da cidade de Cardiff, capital do País de Gales. Suas primeiras partes, ainda de madeira, foram erigidas em 1091 por Robert Fitzhamon, o Lorde de Gloucester, que era um dos principais colaboradores de William o, Conquistador. Durante o século XII, Lord Robert, senhor do castelo e filho de Henrique I, decidiu fortificar ainda mais o local, e construiu a torre de pedra, um dos pontos centrais do castelo e que permanece de pé ainda hoje. 

O castelo sempre esteve envolvido nas histórias relacionadas à conquista e dominação do país de Gales e sua população, sendo que em 1183 uma revolta popular chegou a danificar parte de suas muralhas.

No século seguinte o castelo passou a ser propriedade da família de Clare. Em 1270 as tribos galesas, até então autônomas, foram unificadas sob o comando de Llywelyn ap Gruffydd, o que levou Gilbert de Clare, a aumentar ainda mais as defesas do castelo, construindo os trechos que passaram a ser designados com Black Tower e South Gateway, mas o ataque das tribos lideradas por Llywelyn ap Gruffydd não aconteceu. 

Em 1306 o castelo trocou de mãos novamente, passando desta vez para a família Despenser, linhagem de nobres ingleses de grande influência junto à corte, e com eles ficou durante os cem anos seguintes, período durante o qual houve muitas lutas entre ingleses e galeses. Em 1317 o próprio líder dos galeses, Llywelyn Bren, foi feito prisioneiro no castelo de Cardiff, acusado de traição e de insuflar uma rebelião contra os senhores ingleses. Ele acabou condenado e executado dentro do próprio castelo.

Mas as lutas na época não ocorriam apenas entre os dominadores lordes ingleses e os dominados galeses. Também eram freqüentes conflitos entre as próprias famílias inglesas, desejosas de poder, terras e fortuna. Em 1321 o castelo dos Despenser foi sitiado e capturado por uma facção rival, os Marcher, que conspiravam contra o rei Edward II, e por isso precisavam tomar o castelo dos aliados reais, a família Despenser. 

Em 1326 os Marcher conseguiram o que queriam, Hugh le Despenser, o senhor de Cardiff, foi capturado e enforcado, sendo o rei Edward II aprisionado e assassinado um ano depois. No século 15 novamente foi a vez dos galeses voltarem a dar trabalho aos ingleses. Liderados por Owain Glyndwr o castelo foi atacado com fúria selvagem e a cidade à sua volta incendiada.

Apesar disso, os Despenser ainda conseguirem manter controle do castelo até 1414, quando então o último herdeiro desta família passou a propriedade para os Beauchamps, conhecidos como Duques de Warwick. Richard Beauchamps mandou então aumentar mais ainda o castelo, e data deste período a construção da ala residencial, das muralhas oeste e da grande torre octogonal. Richard Beauchamp era tutor do rei Henrique VI, e como parte de suas atribuições estava acompanhar o rei em suas viagens. Foi numa viagem à França que ele morreu, em 1445, deixando o castelo de herança para sua filha Ann, e tornando seu marido Richard Neville o novo senhor do castelo.

Neville em pouco tempo se tornou conhecido como Warwick, o Fazedor de Reis, em referência à sua grande influência e habilidade política. Quando morreu, em 1471, o castelo passou para sua filha mais velha, Isabel e mais tarde para a irmã desta, também chamada Ann.

O marido desta última chegou a ocupar o trono da Inglaterra, ficando conhecido como Ricardo III, que por sua vez foi derrotado por outra facção, liderada por Henrique VII, fundador da famosa dinastia Tudor, que iria dominar a Inglaterra por tantos anos. Logo após a morte de Ricardo III, o castelo de Cardiff trocou novamente de mãos, indo agora para o tio do novo rei, Lord Jasper, e permaneceu de posse da família real pelos 75 anos seguintes.

Em 1550, William Herbert, integrante de uma das mais nobres e influentes famílias inglesas obteve a propriedade do castelo, e o aumentou e embelezou ainda mais. Durante a guerra civil, que no século XVII dividiu Inglaterra entre monarquistas e parlamentaristas, o castelo foi cobiçado pelas duas facções, mas acabou sendo tomado pelas tropas parlamentaristas de Oliver Cromwell.

Por felicidade, a sorte deste castelo foi diferente da destinada a outros dominados pelos parlamentaristas, e foi permitido aos Herbert continuarem em seu controle e até fortificá-lo ainda mais. Em 1776, o último herdeiro da família Herbert, Lady Charlotte Jane, entregou a propriedade a John Stuart Butte, e um novo ciclo começou. Foi esta família a responsável por um grande desenvolvimento da cidade de Cardiff, até então um mero povoado em torno do castelo, que a partir daí começou a desenvolver-se até chegar a ser a principal e maior cidade de Gales.

Abandonado por muito tempo, foi apenas em 1848, graças à terceira Marquesa de Butte, que começou o que é considerado agora, como renascimento de Cardiff, com a execução de diversas obras e adaptações internas. 

Em 1947 o castelo foi oficialmente entregue à administração da cidade de Cardiff, que se encarregou abri-lo à visitação publica e transformá-lo em atração turística. O castelo está situado exatamente no centro da cidade de Cardiff. Todo o conjunto forma um grande complexo, dominada pela torre situada no alto de um monte e acessível através de uma grande escadaria.

Em volta do castelo situam-se belos gramados e alguns faisões, e à esquerda da entrada localiza-se o trecho moderna do castelo, construída mais tarde, e que costuma abrigar exibições de peças históricas. A entrada de todo conjunto é feita através de um portão sob grossas muralhas.