Hom no coneix quin d’aquests dos donà primer nom al feu. Al segle XI són esmentats ja tots dos a les mans de Guillem (I) de Castellvell
(a 1011? — d 1041), fill d’Amat i prohom de la cort dels comtes de Barcelona Ramon Borrell i Ermessenda; fou anomenat també Guillem Amat de Montserrat
, per tal com posseïa la Guàrdia de Montserrat, prop de l’aleshores recentment fundat monestir de Montserrat, que havia protegit (1027). Es casà amb Adelaida, filla d’Ermemir. El 1044, el patrimoni s’estenia des dels límits dels comtats d’Osona i de Girona, passant per Montserrat i per Sant Llorenç del Munt, fins prop de Tarragona. El seu fill, Ramon (I) de Castellvell
(que, en testar el 1058, posseïa també Castellbisbal com a castlà pel capítol barceloní), abans de pelegrinar a Sant Jaume de Galícia, repartí el patrimoni entre els seus fills sota la tutela del seu germà Guillem (II) Bonfill de Castellvell
, que no tingué descendència: l’alou del Penedès (potser amb Castellvell de la Marca) passà al fill Pere de Castellvell
; Castellvell de Rosanes romangué a mans del primogènit Guillem (III) de Castellvell
i d’un altre fill (potser Arbert (I) de Castellvell
, dit sovint
els Castellvell
Dorca i alguna vegada
Amat Dorca ). De fet aquests dos germans actuaren junts en els dos Castellvell (de Rosanes i de la Marca). A la mort de Guillem (III) (1126), la baronia passà al seu fillGuillem (IV) de Castellvell , que es casà amb Mafalda, òrfena, sembla, del comte Ramon Berenguer III de Barcelona. Fou veguer de Barcelona (1127-35) i participà amb el seu germà Arbert (II) de Castellvell en l’expedició a Tortosa i després en la conquesta de Lleida; el 1152 fou marmessor en el testament atorgat per la reina Peronella. El succeí en el patrimoni el seu fillGuillem (V) de Castellvell , i a aquest, Arbert (III) de Castellvell, que governà la baronia fins el 1205, que passà a la seva germana Guillema de Castellvell. Els dominis de la família comprenien, al segle XII, moltes possessions que no eren feu alodial. Així, per exemple, tenia pel comte Ramon Berenguer III de Barcelona el castell Vell vescomtal de la ciutat i, també, Castellbell, al peu de Montserrat. Sembla que al segle XIII les preferències de la família se centraren entorn de Castellví de la Marca, on Guillema fixà la seva residència. Casada en primeres núpcies amb Guillem Ramon I de Montcada, vescomte de Bearn, en morir, el 1228, la baronia passà al seu fill Guillem de Montcada, vescomte de Bearn, i restà en aquesta família durant tres generacions fins que s’extingí amb Guillema de Montcada i passà aleshores (1309) al seu nebot Gastó d’Armanyac, vescomte de Fesensaguet, i després (1311) esdevingué, durant quatre generacions, dels comtes de Foix. La senyoria comprenia aleshores els castells, els llocs i les parròquies de Castellvell de Rosanes, Abrera (amb el castell de Voltrera), Sant Andreu de la Barca, Vilalba, Sant Esteve Sesrovires i la vila de Martorell, que en fou la capital. El 1440 hi fou agregat el terme de Castellbisbal, compresos també el monestir-castell de Sant Genís de Rocafort i la quadra i ladomus del Palau. El 1397 fou incorporada a la corona, després d’ésser confiscada (1396) al comte Mateu de Foix, però, malgrat la promesa que no en seria separada, Joan II la concedí el 1474 a Lluís de Requesens i de Soler i als seus descendents. Dels Requesens passà als Zúñiga (1549) i després als Fajardo (1618), la darrera dels quals, Maria Teresa Fajardo, es casà amb Ferran de Montcada-Aragó, duc de Montalto. Els succeí llur filla Caterina, que es casà amb Fadrique Álvarez de Toledo y Osorio, marquès de Villafranca. El 1856 passà als Cavero, comtes de Sobradiel. El darrer senyor jurisdiccional de la baronia, Francisco de Borja Álvarez de Toledo y Osorio, morí el 1821.