Per a tenir notícies del castell o fortalesa de Cambrils cal esperar fins al 3 de setembre de 1152, en què el comte Ramon Berenguer IV feu donació a Ponç de Regomir del lloc de Cambrils, al territori de Tarragona, per tal que hi bastís una torre o fortalesa allà on considerés oportú i la tingués de manera lliure i franca. També li cedí la meitat del terme en alou perquè el repoblés i es reservà l’altra meitat. Aquesta donació tenia l’aprovació del príncep Robert, Guillem d’Aguiló i de l’arquebisbe Bernat Tort. El mateix comte el 1155 concedí als habitants de Cambrils una carta de poblament en la qual els garantia la lliure possessió de les seves cases i terres, amb l’única obligació de satisfer els delmes i les primícies. El rei Alfons I va atorgar una nova carta de poblament a Cambrils el 1178, i el 1185 feu una nova donació de Cambrils, aquest cop a favor de Berenguer de Cambrils, el qual es comprometé a bastir-hi una torre. Els Cambrils posseïren la castlania del terme fins al principi del segle XIII i després va passar a altres castlans, sempre sota l’alta potestat reial. El 1275 Jaume I confirmà la castlania a Joan Sabater.
Com molts altres termes reials, Cambrils va ser venut o hipotecat per les necessitats econòmiques de la corona. L’any 1295 l’infant Pere, amb vista a la seva boda amb Guillema de Montcada, va fer hipotecar el castell i la vila de Cambrils que ell tenia per donació del seu germà el rei Alfons, ja difunt. Retornat a domini reial, el 4 de desembre de 1391 el rei Joan I vengué a carta de gràcia a l’arquebisbe de Tarragona Ènnec de Vallterra els drets sobre la senyoria de Cambrils, juntament amb altres del Camp. Cambrils estigué en mans de l’arquebisbe fins el 1436, en què els habitants es redimiren i tornaren al domini reial. El 1449 Cambrils rebé el privilegi de ser carrer de Barcelona.
En esclatar la guerra civil del segle XV (1462-72), Cambrils es posà a favor del bàndol dels insurrectes, amb el suport del seu castlà, Berenguer Martí. Però un cop caigué Tarragona, la vila i el castell tornaren a passar a mans del rei Joan II. Tot seguit la castlania va ser atorgada pel rei a la casa de Cardona.
Durant la guerra dels Segadors (1640) Cambrils patí la destrucció de la seva muralla i del castell després de capitular davant les tropes comandades pel marquès de los Vélez.
En ésser extingides les senyories, Cambrils encara era de domini reial.