El castillo de Torredonjimeno se asienta en el lugar que ocupaba un caserío que, entre los siglos VIII y X, conformaba la alquería árabe que criaba ganadería y cultivaba las ricas tierras regadas por el río Salado. 

Entre los siglos XI y las primeras décadas del siglo XIII, los árabes levantaron un castillo con la intención de proteger a los campesinos y ganaderos de ésta y otras alquerías del entorno de los conflictos internos árabes y del avance de las huestes cristianas, así como para controlar la ruta entre Yayyan (Jaén) y Tuss (Martos).

Tras el pacto de Las Navas de Tolosa en que al-Bayyasi, cedió a Fernando III Martos, y a partir de que, en 1228, Martos se convirtió en cabeza del maestrazgo de Calatrava, Torredonjimeno quedó integrado en el territorio de la Orden de Calatrava y el antiguo castillo árabe experimentó una profunda transformación. Así, en el segundo tercio del siglo XIII, la planta de la fortaleza adquirió forma rectangular; en las esquinas se colocaron torreones circulares de mampostería regular; y el acceso se dispuso a través de una barbacana. 

Las razzias llevaba a cabo contra Jaén por el rey nazarí Muhammad V, en 1368, hizo que se reforzaran aún más las defensas de Torredonjimeno. Para acometer esta empresa se levantó un recinto murado exterior que protegiera a la población y se mejoró la seguridad del castillo dotándolo de un callejón interior y construyendo, en el lado este, el más débil defensivamente, un foso, que recibía agua del Salado por una mina subterránea así como un muro colocado en forma de talud.