El primer esment del castell de Castellbisbal és de l’any 1013. En un document s’al·ludeix al castell episcopal o de Benviure. Al llarg de tot el segle XI es repeteixen les notícies que identifiquen el castell bisbal amb el de Benviure.
Aquesta fortalesa depenia de Guislabert, nebot del comte Borrell II de Barcelona i cosí de Mir Geribert. Aquest bisbe, durant la crisi de 1041-1044, es posà en contra del comte de Barcelona, fet que provocà tot un seguit d’aldarulls. Aquesta situació finí amb una sentència arbitral per la qual Guislabert hagué d’empenyorar el castell bisbal al comte. En aquest període en tenia la castlania Guillem Ramon de Voltrera, el qual a partir d’aquest moment hagué de prestar fidelitat als comtes de Barcelona pel castell de Benviure. En testar Guillem Ramon el 1058, deixa l’esmentat castell al seu fill Gombau.
Al començament del segle XII aquesta fortalesa també era coneguda com a castell del Llobregat. El 1110 en el testament que fa Guillem Ramon de Castellvell apareix ja un Berenguer Ramon de Llobregat, segurament vinculat al castell. Amb tot, sembla que una part de la senyoria restava encara a mans del bisbe de Barcelona, com ho demostra un document de conveniència, datat el 1112, fet per Guillem Ramon i el bisbe de Barcelona, arran dels drets de tinença d’un molí. El 1126 Guillem Ramon, fill, jurà fidelitat al comte de Barcelona per diverses fortaleses, entre elles la de Benviure. El 1134 aquest jurament es tornà a confirmar al nou comte.
A mitjan segle XII apareix ja el llinatge dels Castellbisbal, que eren castlans del bisbe i feudataris dels Castellvell. El 1168 Ramon de Castellbisbal prestà homenatge a Guillem, bisbe de Barcelona, per l’honor de Castellbisbal. El 1176 encara tenien drets sobre el castell la família dels Castellvell. Al llarg d’aquesta segona meitat del segle XII es produïren diversos incidents entre els Castellbisbal, el bisbe de Barcelona i els habitants del terme. El 1189 quan accedia a la càtedra episcopal Ramon de Castellvell, es féu una concòrdia sobre el cens que els vassalls del bisbe havien de satisfer-li, seguida. El 1205 els vassalls de Castellbisbal es queixaven de les quèsties que Bernat de Castellbisbal el castlà els exigia.
Al segle XIII els Castellvell tenien el domini total sobre el castell de Castellbisbal. El 1290 n’era el seu castlà un cert Bartomeu, que provocà diversos incidents de bandalisme contra la gent de Barcelona, la qual cosa féu que la milícia d’aquesta ciutat destruís la fortalesa, el 1290.
A l’inici del segle XIV, tenia la castlania Berenguer de Castellbisbal, que reconstruí de nou el castell. El 1373 el castlà era Dalmau de Castellbisbal feudatari dels Castellvell i del bisbe de Barcelona.
Al segle XV, després de la guerra civil de 1462-1472, i a conseqüència que Berenguer de Castellbisbal havia lluitat en contra del rei, aquest donà el castell de Castellbisbal a Lluís de Requesens i de Soler. Amb tot, Francesc de Castellbisbal mogué plet contra els Requesens. Aquest assumpte finalitzà amb la venda, el 1494, per part de Francesc de tots els feus i les rendes que posseïa al terme del castell de Castellbisbal a Lluís Requesens.