Арабские источники, впервые, упоминают о замке в 1172 году.

В середине тринадцатого века, христианские войска короля Хайме I Арагонского, предприняли две неудачные попытки овладением замком. Замок играл важную роль в войне за испанское наследство. В этот период служил убежищем для сторонников Филиппа V, воевавшего против императора Карла. В годы этой войны, значительная часть строений замка была разрушена и повреждена.

В 1931 году замок Виллена де Аталая был объявлен национальным историческим памятником и проведена первая реставрация, в 1958 году реставрационные работы возобновились. Последняя часть работ была завершена в 1999 году, был в большей части восстановлен интерьер замка и его стены.