Το κάστρο είναι χτισμένο στη θέση του αρχαίου Ηρακλείου. Στον Περίπλου του Ψευδο-Σκύλακα (4ος αι. π.Χ.), αναφέρεται ως «πρώτη πόλις Μακεδονίας, Ηράκλειον». Πρόσφατες ανασκαφές έχουν φέρει στο φως κεραμική ευβοϊκής, πρωτοκορινθιακής προέλευσης, καθώς και γεωμετρικής εποχής από την Ανατολική Ελλάδα, τα οποία δείχνουν παρουσία Ελλήνων ίσως και από τον 8ο αι. π.Χ. Το τοπωνύμιο Πλαταμώνας αναφέρεται για πρώτη φορά το 1198 σε χρυσόβουλο του βυζαντινού αυτοκράτορα Αλεξίου Κομνηνού Α΄.
Μετά τη Δ’ Σταυροφορία (1204), με την είσοδο των Φράγκων στην Ελλάδα, η Πιερία παραχωρήθηκε (ως τμήμα του Βασιλείου της Θεσσαλονίκης) στον Βονιφάτιο τον Μομφερατικό, το 1204. Τα κάστρα του Κίτρους και του Πλαταμώνα παραχωρήθηκαν σε ιππότες του. Το κάστρο του Κίτρους πήρε ο Βίριχ φον Ντάουν και ο Λομβαρδός Ρολάντο Πίκε ή Πίσκια πήρε τον Πλαταμώνα. Ο τελευταίος έκτισε εκεί το κάστρο, κάπου μεταξύ των ετών 1204 και 1222, μετά από εντολή του Βονιφάτιου, στη θέση της μεσοβυζαντινής οχύρωσης, με σκοπό τον έλεγχο του περάσματος από τη Μακεδονία στη Θεσσαλία. Επίσης, ιδρύθηκαν λατινικές εκκλησίες στον Πλαταμώνα και στο Κίτρος, με καθολικό επίσκοπο (στο Κίτρος η καθολική επισκοπή θα διαρκέσει μέχρι την κατάληψη της Μακεδονίας από τους Τούρκους, στα τέλη του 14ου αιώνα). Σχετική αναφορά υπάρχει στο Χρονικό του Μορέως
Περί το 1224 το Κάστρο του Πλαταμώνα κυριεύτηκε από τον Θεόδωρο Α΄ Κομνηνό το Δούκα, όταν αυτός κατέλυσε το Φραγκικό Βασίλειο της Θεσσαλονίκης. Το κάστρο στη συνέχεια υπό τον έλεγχο του αδερφού του, Μανουήλ Κομνηνού Δούκα. Στη συνέχεια προσαρτήθηκε στο Δεσποτάτο της Ηπείρου από τον Μιχαήλ Δούκα. Μετά τη μάχη της Πελαγονίας (1259), καταλήφθηκε από τον αυτοκράτορα της Νικαίας Μιχαήλ Η΄ τον Παλαιολόγο και χρησίμευσε ως φυλακή των Φράγκων οι οποίοι είχαν πιαστεί αιχμάλωτοι στη μάχη αυτή. Ο Πλαταμώνας θα ξαναχρησιμοποιηθεί ως φυλακή για τους επαναστάτες Ζηλωτές, το 1345, όταν αυτοί ηττήθηκαν από τον Απόκαυκο
Το κάστρο κατέλαβαν οι Τούρκοι για πρώτη φορά γύρω στο 1385, σύντομα όμως περιήλθε στην κατοχή των Ενετών. Κατά την επιχείρηση για την ανακατάληψη του κάστρου από τους Τούρκους, το 1425, οι Ενετοί υπερίσχυσαν και πάνω από 100 Τούρκοι κάηκαν ζωντανοί μέσα στο κάστρο. Μετά το 1427 οι Ενετοί έχασαν και πάλι τον έλεγχο του Κάστρου του Πλαταμώνα, όταν οι Τούρκοι εδραίωσαν την κυριαρχία τους. Το ότι το κάστρο δεν καταστράφηκε από τους Τούρκους φαίνεται να οφείλεται στη στρατηγική σημασία του, δεδομένου ότι χρησίμευε ως βάση των επιχειρήσεών τους εναντίον των ανταρτών του γειτονικού Ολύμπου.
Το κάστρο περιγράφεται σε ημερολόγιο του Ενετού λοχαγού Ατζολιέλο, ο οποίος είχε πιαστεί αιχμάλωτος από τους Τούρκους έπειτα από ναυμαχία μεταξύ Ενετών και Τούρκων, το 1470. Ο Ατζολιέλο γράφει ότι στις 9 Αυγούστου (1470) ο Σουλτάνος διανυκτέρευσε κοντά σε ένα κάστρο, καλούμενο Platimonia, από το οποίο αντικρίζει κανείς τον κόλπο και την πόλη της Θεσσαλονίκης.
Στο κάστρο αυτό συναντάμε τα 3 βασικά χαρακτηριστικά των μεσαιωνικών φρουρίων: τον πρώτο περίβολο, τον δεύτερο περίβολο που αποτελεί και την ακρόπολη και τον κεντρικό πύργο. Ο ευρύχωρος εξωτερικός τοίχος του κάστρου έχει σχήμα πολυγωνικό, ενισχύεται από πύργουςν τοποθετημένους σε ακανόνιστα διαστήματα και διατηρείται σε καλή κατάσταση. Η είσοδός του βρίσκεται στη νοτιοανατολική πλευρά ενώ στην ίδια πλευρά διακρίνεται και ερειπωμένο προτείχισμα ή ίσως πρόπυλο (barbikan). Τό ύψος των τειχών φτάνει δεξιά από την είσοδο τα 9,5μ. και αριστερά τα 7,5μ., ενώ το πάχος κυμαίνεται μεταξύ 1,2 και 2μ. Μεταξύ των δύο πυλών της κεντρικής εισόδου υπήρχε επιπλέον πύργος, σήμερα κατεστραμένος. Ο 2ος περίβολος έχει ύψος 6-7μ. και στη βορειοανατολική του γωνία υπάρχει ασυνήθιστος πύργο με τετράγωνη εξωτερική περίμετρο και κυκλική εσωτερική. Ο πύργος αυτός έχει βυζαντινού τύπου κεραμοσκέπαστο θόλο.
Στην βορειανατολική πλευρά υψώνεται ο μεγαλοπρεπής κεντρικό πύργος του αμυντικού συγκροτήματος με σχήμα οκταγωνικό, ύψους 16μ. και πάχους 2μ., του οποίου η είσοδος βρισκόταν, για λόγους ασφαλείας, σε ύψος 3,45μ. από την επιφάνεια του εδάφους, με πρόσβαση από ξύλινη σκάλα. Διαθέτει ημικυκλικά παράθυρα, σε ένα από τα οποία υπάρχουν δύο ανοίγματα με κεντρικό κιονίσκο με διακόσμηση από σταυρό πράγμα που πιθανόν να υποδεικνύει χρονολόγηση στην περίοδο που το κάστρο επισκευάστηκε από το βυζαντινό Δεσποτάτο της Ηπείρου.
Στον χώρο του κάστρου διατηρείται η εκκλησία της Αγίας Παρασκευής (η μόνη από τις 5 που υπήρχαν εκεί παλαιότερα) η οποία κατά την Τουρκοκρατία είχε μετατραπεί σε τζαμί.
Στα τέλη 18ου αιώνα ο Πλαταμώνας ήταν αρματολίκι, με επικεφαλής τον Τσακνάκη, ενώ διοικητής διετέλεσε και ο Γεωργάκης Ολύμπιος.
Το 1770 καταλήφθηκε για μικρό χρονικό διάστημα από τους Έλληνες, όπως και το 1825 και 1878. Βομβαρδίστηκε από τον πλοίαρχο Σαχτούρη το 1897 και από τότε εγκαταλείφθηκε από τους Τούρκους.
Στις 15-16 Απριλίου 1941 στην περιοχή του Πλαταμώνα συγκρούστηκε ένα νεοζηλανδικό τάγμα με γερμανικά τμήματα και η μάχη έληξε με υποχώρηση των Νεοζηλανδών.
Σήμερα ανήκει στην αρμοδιότητα της 9ης Εφορείας Βυζαντινών Αρχαιοτήτων και είναι επισκέψιμο από το κοινό.