Les notícies documentals sobre aquest castell són escasses. Amb tot, sembla que la primera referència del castell de Puigtinyós és de l’any 1072, quan surt esmentat en la carta de població que Bonfill Guillem de Castellvell i la seva muller Sicarda atorgaren a Guillem Isarn. Degué ésser en un primer moment un castell subsidiari del castell de Castellví de la Marca. Com aquest, fou una fortalesa dels Castellvell. A l’inici del segle XIII la senyorejava Guillema de Castellvell, que es casà amb Guillem Ramon I de Montcada, vescomte de Bearn. Un fill d’ambdós, Guillem II de Montcada, en fer testament el 1229, poc abans d’anar a la conquesta de Mallorca, llegà el castell de Puigtinyós al monestir de Santes Creus. La seva muller, la comtessa Garsenda, filla del comte Alfons de Provença, el 1230 feu donació al mateix cenobi de tots aquells drets que ella tenia per raó del seu esponsalici sobre el castell de Puigtinyós. Dos anys més tard, la mateixa Garsenda confirmà de nou el llegat de Guillem II de Montcada. No obstant això, sorgiren diverses controvèrsies entre els marmessors del testament de l’esmentat Guillem i el monestir arran dels límits jurisdiccionals del llegat. Aquesta disputa s’acabà a favor del monestir segons consta en un document datat el 8 d’octubre de 1233. Vers l’any 1284, però, de nou tornaren a iniciar-se els desacords entre Gastó VII, vescomte de Bearn, senyor de Montcada i de Castellvell, i el monestir de Santes Creus per qüestions de jurisdicció. Aquests problemes es resolgueren quan ambdues parts signaren un pacte pel qual el mer imperi seria exercit pel vescomte, mentre que el mixt imperi i la jurisdicció civil ho serien pel cenobi. Aquesta sentència fou confirmada el 1402 pel rei Martí I. Posteriorment, el mer imperi passà a mans del rei, tal com consta en una sentència promulgada el 1562.
Amb tot, el monestir de Santes Creus al segle XIV vengué el castell a Arnau de Llobets, tot i que hi mantingué alguns drets. El 1499 Joan de Figuerola el vengué a Guillem Bembell de Puigtinyós, el qual a l’inici del segle XVI emparentà amb la família Rocamora.
Des del 1844 els seus propietaris són els Pagès, els quals han fet diverses obres de restauració. En l’actualitat, el castell, al sud del poble, es presenta com un casal senyorial tardà i no conserva vestigis del castell romànic.