Mencionado por primera vez en 1208, el castillo de Sonnenberg fue construido probablemente por los hermanos condes Enrique II y Ruprecht IV de Nassau hacia 1200 en el transcurso de disputas territoriales con los señores de Eppstein.

Consta del núcleo del castillo, de estilo románico tardío, el castillo superior y el castillo inferior. La parte más antigua es la torre del homenaje, que data de alrededor de 1200 y tiene cuatro pisos sobre un calabozo con bóveda de cañón, el superior de los cuales tiene una bóveda de cañón. Una segunda torre, la llamada Bruderturm, en el lado del ataque, es sólo una ruina.

A finales del siglo XIII, se construyó un palacio al sur del núcleo del castillo, en una terraza situada unos 10 metros más abajo, de la que aún quedan restos de tres muros de cuatro plantas. Un muro de cortina rectangular rodeaba esta zona, conocida posteriormente como el castillo superior. Una segunda ampliación tuvo lugar hacia 1340, tras la cual el anillo del castillo se amplió con el recinto amurallado del asentamiento, el llamado valle, que fue elevado a la categoría de ciudad en 1351. Las murallas se reforzaron aún más a finales del siglo XIV. Aún se conservan la torre de la puerta, también conocida como Bierstädter Tor, que estaba equipada con un puente levadizo, y una enorme torre de defensa cuadrada (también conocida como Kapellenturm).

A partir de 1337, el castillo de Sonnenberg sirvió de residencia a la viuda de Irmgard von Hohenlohe durante unos 30 años. Este periodo fue también una época dorada para el asentamiento del castillo conocido como "Tal": en 1351, a instancias de Irmgard, se le concedieron derechos de ciudad. Entre 1554 y 1666, el castillo volvió a servir de residencia, tras lo cual se deterioró y en 1611 se consideró inhabitable. El 27 de agosto de 1814, Johann Wolfgang von Goethe dio un paseo hasta Sonnenberg para pasar allí la víspera de su 65 cumpleaños.

En 1826 se instaló en el primer piso de la torre del homenaje un salón de torre. Éste se convirtió en un pequeño museo de historia local, gestionado en la actualidad por la asociación de historia local de Sonnenberg.

El castillo de Sonneberg fue restaurado por última vez a principios del siglo XXI.