El castell de Mont-roig es trobava situat en un lloc indeterminat de la serra de Mont-roig. Aviat formà part del patrimoni de la família Meià, ja que l’església de Mont-roig s’esmenta en la dotació del monestir de Santa Maria de Meià feta amb anterioritat a l’any 1040. Tot i així, la primera referència del terme correspon a la donació que l’any 1095 féu Ermengol, ardiaca de Barcelona i fill de Guitard Guillem de Meià, al monestir de Santa Maria de Meià de diverses esglésies, entre les quals es trobava la de Mont-roig.
Pocs anys més tard, el 1100, el mateix personatge, en el seu testament, deixà al cenobi de Santa Maria de Meià el castell de Mont-roig. Posteriorment el monestir amplià els seus drets en el terme, ja que l’any 1127 Rutiland, segurament el castlà, féu definició en mans de Bernat Amat, prelat de Santa Maria de Meià, del castell de Montroig, per la qual cosa rebé deu unces de mans de Bernat Amat. Això no obstant, la branca principal de la família Meià i els seus descendents, els Cervera de Juneda, degueren conservar el domini eminent, ja que en la donació que féu l’any 1311 Dolça de Cervera al seu fill Pere d’Ayerbe figura el castell de Mont-roig amb el castell de Menia. L’any següent, el mateix Pere d’Ayerbe permutà al rei Jaume II tots els seus béns situats a Catalunya per diversos castells situats a l’Aragó, i tot seguit el rei incorporà els béns rebuts a la corona. Posteriorment, l’any 1314, el rei cridà diversos feudataris a Lleida perquè declaressin els feus que tenien pel rei, entre els quals acudí Guillem Ramon de Queralt, com a procurador de la seva muller Sibil·la de Mont-roig, el qual reconegué que la seva esposa era castlana del castell de Mont-roig.
El primer membre documentat d’aquesta família és un Guillem de Mont-roig que signà en un document de l’any 1266. El rei Alfons III l’any 1333 amplià els dominis del marquesat de Camarasa que tenia l’infant Ferran; entre els castells que li donà hi havia el de Mont-roig. Després que l’any 1374 el rei Pere III hagué recuperat el marquesat de Camarasa, el 1378 rebé l’homenatge de Ponç de Concabella pel feu dels castells i llocs de Montroig, Aguilar i Queralt, situats a la sots-vegueria de Meià. No es té constància que el castell de Mont-roig formés part del nou marquesat de Camarasa creat l’any 1386 pel rei Pere III a favor de l’infant Martí. El castell de Mont-roig només torna a aparèixer en la documentació un cop el marquesat s’hagué incorporat de nou a la corona. El rei Alfons IV, l’any 1426, vengué a Nicolau de Gralla, entre altres béns i drets, la jurisdicció de Montroig amb tota la jurisdicció, alta i baixa, el mer i mixt imperi, domini que mantingué fins a la desaparició dels senyorius jurisdiccionals.
Pel que fa a l’edifici del castell, només es disposa de la descripció que en féu a mitjan segle XVII Roig i Jalpí: “En el termino de Mont-Roig hay un Castillo muy derruydo, excepto una Torre redonda, que hay en el medio, la qual era el homenaje, y encima de una Montaña en una Colina, se hallan unos cimientos, y ruinas de una grande Torre redonda”. Aquesta torre gran i rodona podria ser el castell de Menia que apareix en un document de l’any 1311 vinculat al castell de Montroig. Actualment es desconeix l’existència de restes visibles de cap dels dos edificis.