Caen est mentionné pour la première fois dans deux actes du duc de Normandie Richard II (996-1026) en 1025 ou 1026, sous les vocables de Cadon et de Cadumus. Dans le douaire consenti en 1026 par son fils aîné et successeur Richard III (1026-1027) à sa femme Adèle, apparaît la Villam quae dicitur Cathim supra fluvium Olnae (le bourg que l'on appelle Cathim sur le fleuve Orne). Le texte évoque ses églises, ses vignes, ses prés, ses moulins, son marché, son tonlieu, son port et toutes ses dépendances. Nous entrevoyons derrière ces quelques mots une activité économique déjà conséquente.

Mais c'est au duc Guillaume le Bâtard (1035-1087), futur conquérant de l'Angleterre, que Caen dut son réel essor. Après sa victoire sur ses vassaux conjurés au Val-ès-Dunes (1047), le jeune prince souhaita affermir son autorité dans la région. Il délaissa quelque peu les lieux de résidence traditionnels de ses ancêtres (Rouen, Fécamp et Lillebonne notamment), pour combler Caen de ses bienfaits. Il y fonda avec son épouse deux abbayes (abbaye aux Hommes et abbaye aux Femmes) et la forteresse avec son palais vers 1060.

Le château de Caen devint très vite l'un des centres du pouvoir en Normandie. Henri Ier Beauclerc (1106-1135 en Normandie) dota l'ensemble castral d'une nouvelle aula (salle de l'Echiquier) et d'un grand donjon quadrangulaire. Henri II Plantagenêt (1150-1189 en Normandie) y effectua plusieurs séjours. En présence de ses fils Richard (futur Cœur de Lion) et Jean (Sans Terre), il y réunit près de mille chevaliers le jour de Noël 1182.

Philippe Auguste enleva le Château-Gaillard au printemps 1204. Caen tomba entre ses mains dans la foulée, quelques semaines seulement avant Rouen. Le Capétien y imprima sa marque en construisant autour du grand donjon une enceinte quadrangulaire.

La guerre de Cent Ans apporta son cortège de misère. La ville fut pillée en 1346 par l'armée d'Edouard III d'Angleterre (1327-1377), mais le château ne tomba pas. Henri V de Lancastre (1413-1422) s'en empara en revanche après un siège en règle (1417). Il fallut attendre le 1er juillet 1450 pour que le capitaine français Dunois reçoive les clefs de la ville. Charles VII y effectua une entrée triomphale le 6 août suivant.

Caen n'en avait pas pour autant terminé avec les affres des conflits. Les Huguenots prirent la forteresse et saccagèrent les églises de la cité en 1563. Louis XIII assiégea une coalition de nobles rebelles réfugiée dans les vielles murailles (1620). Le château accueillit ensuite une garnison permanente qui s'illustra sinistrement en 1735, ouvrant le feu sur une population affamée au bord de la révolte.

La Convention (1793) puis Napoléon Ier (1811) envisagèrent, sans la réaliser, la destruction de la citadelle. Le donjon fut cependant démantelé entre 1809 et 1819. Le 36e Régiment d'Infanterie y établit ses quartiers à partir de 1876, bientôt rejoint par le 129e Régiment d'Infanterie. Plusieurs casernements s'élevèrent à l'aube du XXe siècle. Les militaires nationaux abandonnèrent la place au lendemain de la défaite de Juin 1940. Elle connut son ultime supplice durant les lourds bombardements de 1944.

Le château s'ouvrit au tourisme après guerre. Fouillé par le doyen Michel de Boüard, pionnier de l'archéologie médiévale en France, de 1956 à 1966, il abrite désormais les riches collections des musées de Normandie et des Beaux Arts.