O nome apareceu pela primeira vez num documento de 1146 mencionando o nobre livre (Edelfrei) Helenger de Frankenstein. Mas o início do castelo é suposto ser numa data anterior porque a ereção de uma torre defensiva por volta de 1100 é relatada em vários documentos.
A torre pertencia à vizinha Abadia de Limburg, responsável pela segurança na estrada para Speyer, Dürkheim e Worms. Em 1205, o mosteiro encomendou as contagens de Leiningen com esta tarefa. Os condes mandaram expandir a torre para um castelo no início do século XIII.
De 1204 a 1231, documentos mencionam os cavaleiros Marquard, Friedrich e Helenger von Frankenstein como administradores encarregados do castelo. Por volta de 1390 o Castelo de Frankenstein tornou-se um castelo de património comum quando a Abadia de Limburg prometeu metade do castelo aos Senhores de Einselthum. Uma parte deste penhor foi tomada pelos condes de Nassau -Saarbrücken e Leiningen-Hardenburg no início do século XV.
Na segunda metade do século XV, o castelo foi danificado nas lutas entre o Príncipe eleito Frederick I e o Conde Palatino Ludwig I de Zweibrücken. O castelo sofreu mais danos, presumivelmente em 1512, quando o Conde de Nassau o conquistou por ordem do imperador Maximiliano I. Durante a guerra dos camponeses alemães o castelo foi destruído e foi considerado inabitável a partir de 1560. No entanto, serviu propósitos militares devido à sua posição estratégica.
Na Guerra dos Trinta Anos o General espanhol Ambrosio Spinola capturou o castelo. Na Guerra da Sucessão Espanhola, foi utilizado para acomodar as tropas francesas. É confirmado que estas tropas ainda usaram a capela do castelo para a missa em 1703.
Em 1706, o Palatinado Eleitoral tomou posse da parte Nassau-Saarbrücken do castelo.
Após o Palatinado ter se tornado parte da Baviera, as ruínas do castelo foram asseguradas em 1883-84. Outra atualização ocorreu em 1938-39.
Hoje o castelo é propriedade do estado da Renânia-Palatinado. Nos anos 70 e 80, algumas partes do castelo foram restauradas e as fundações de uma parede do escudo anteriormente desconhecido foram desenterradas.