Aquest castell pertangué a la baronia de Castellví de Rosanes. El terme de Voltrera és esmentat des del 996, però el castell no és documentat fins el 1027; n’era el senyor Ramon Guillem de Voltrera, que el posseïa com a feu del seu germà, el senyor de Castellví. En fer testament el 1058 Ramon Guillem deixà el castell al seu fill Arbert. Després fou senyor del castell Pere de Voltrera, fill de Guillem Ramon I de Castellví, que l’hi havia deixat en el seu testament el 1110, tot consignant-hi que volia que fos clergue. A la generació següent, el castell revertí de nou al llinatge troncal, ja que el senyor de Castellví, Guillem Ramon III, en testar el 1176 el deixà al seu fill Gombau. El 1196 el nou feudatari dels Castellví a Voltrera era Ramon de Voltrera, que juntament amb Gombau de Voltrera figurarà sovint entre els testimonis de Guilleuma de Castellví (1205-1226/28). En el seu testament del 1252, Ramon de Voltrera fa hereu del castell de Voltrera i de la casa de Sant Hilari el seu fill Ramon, i en substitució d’aquest el seu segon fill, Pere. En temps d’aquest Ramon de Voltrera es trenca la tradició segons la qual el castell era tingut en senyoria directa pel germà del senyor de Castellví. Simptomàticament, això s’esdevé a l’època en què l’antic llinatge posseïdor de la baronia s’esgota per línia masculina i passa, per via de matrimoni, als Montcada. El 1327 el castell encara era posseït pels Voltrera, i ja abans del 1377 havia pervingut als Sentmenat. A mitjan segle XVI era dels Despalau. Posteriorment passà als Amat. Durant la guerra de Successió, Josep d’Amat, primer marquès de Castellbell, que era filipista, solia residir al castell de Voltrera per raons de seguretat, anomenat també des del segle XVI castell de Vilalba. Acabada la guerra, els senyors l’abandonaren i passaren a residir a la casa de Vilalba, al peu del castell. En resten alguns vestigis entorn de l’església de Sant Pere de Voltrera, tractada en la part monogràfica.