Trenčiansky hrad vznikol na mieste staršieho osídlenia, ktoré tu existovalo od doby bronzovej cez Keltov a Germánov až po slovanské osídlenie. Zo staršieho veľkomoravského hradiska sa v dobe vzniku uhorského štátu stal komitátny kráľovský hrad. Najstaršou kamennou stavbou hradu je predrománska rotunda, pravdepodobne ešte z veľkomoravského obdobia. Koncom 11. storočia vznikla kamenná útočištná veža (donjon, bergfrid), po roku 1270 nadstavená a rozšírená gotickým tehlovým plášťom. Svojou kónickou zbiehavosťou smerom k vrcholu tvorí na Slovensku ojedinelý prvok hradnej architektúry. Je stredobodom hradnej akropoly a najvýraznejšou pohľadovou dominantou panorámy mesta. V jej tesnej blízkosti vznikli jednotlivé hradné paláce. Ich stavba súvisela s rozšírením funkcie hradu z predovšetkým obrannej na správnu, administratívnu a obytnú. Najstarším palácom bol zrejme Matúšov palác zo začiatku 14. storočia, z ktorého sa však zachovala iba jedna stena, ktorá dnes tvorí súčasť Barborinho paláca. Bol sídlom Matúša Čáka Trenčianskeho (okolo 1260 – 1321), ktorý z neho urobil svoj sídelný hrad a centrum rozsiahlych dŕžav, tzv. „Matúšovej zeme“ alebo aj Terra Mathei. Tento, v tom čase najmocnejší uhorský magnát, ovládol takmer celé dnešné Slovensko a značnú časť Zadunajska. Patrilo mu takmer 50 hradov a niekoľko žúp. Zaberal nielen majetky svojich slabších šľachtických protivníkov, ale raboval i kráľovské domínium. Nešetril ani cirkevný majetok, čo mu dokonca až dvakrát vynieslo cirkevnú kliatbu a vyhlásenie interdiktu (zákazu výsluhy sviatostí) nad jeho majetkami. Razil vraj v Trenčíne i vlastné mince, žiadna sa však nenašla. A tak ide asi len o ohováranie jeho premnohých nepriateľov. Matúšova smrť 18. marca 1321 znamenala nielen okamžitý rozpad jeho „kráľovstva“, ale stala sa základom viacerých legiend a povestí. Pretože jeho hrob nikdy nikto nenašiel, stal sa obľúbeným cieľom rôznych romantikov, dobrodruhov, hľadačov pokladov i serióznych historikov. Povesť hovorí, že bol pochovaný v cínovej, striebornej a zlatej truhle s obrovskými pokladmi. Akosi podozrivo to však pripomína povesť o smrti „Biča božieho“, hunského kráľa Attilu. Trenčiansky hrad sa vrátil do majetku uhorskej koruny, čiže kráľa Karola.
Anjuovskú dobu pripomína gotický Ľudovítov palác, ktorého stavba sa pripisuje synovi Karola Róberta Ľudovítovi, zvanému aj Svätý či Veľký. Trenčianske múzeum pripravilo v jeho priestoroch expozíciu chladných a palných zbraní z obdobia 13. až 19. storočia. Nájdeme tu gotické meče, šable i palaše, či súčasti neskorogotickej zbroje. Z palných zbraní zaujmú kresadlové a perkusné pušky a pištole, pruské „ihlovky“, bohato zdobené lovecké pušky, ale i orientálne zbrane, jatagány, handžáry a pušky.
Gotický sloh s rannorenesančnými prvkami reprezentuje i Barborin palác, ktorý vraj dal vystavať cisár Žigmund Luxemburský pre svoju druhú manželku Barboru Cellskú v dobe, keď trenčianske panstvo patrilo medzi Barborine venné majetky. Posledným, tretím palácom na Trenčianskom hrade je Palác Zápoľských, pochádzajúci z obdobia panstva mocnej rodiny Zápoľských. Dal ho v neskorogotickom slohu s prvkami rannej renesancie postaviť zrejme Štefan Zápoľský a jeho žena Hedviga, kňažná Tešínska. Ich syn, neskorší uhorský kráľ Ján Zápoľský o hrad prišiel zásluhou habsburského vojvodcu Johana Katzianera, ktorého vojská hrad obľahli v máji roku 1528. Po ostreľovaní delami, ktoré spôsobilo výbuch hradnej prachárne a po tom, čo bolo zrejmé, že Zápoľský hradu pomôcť nemôže, posádka dňa 15. júna hrad vzdala za osobnú bezpečnosť a čestný odchod s poctami. V Paláci Zápoľských umiestnilo Trenčianske múzeum súbor obrazov z Ilešháziovskej zbierky, ktorá sa radí k najkomplexnejším šľachtickým umeleckým kolekciám na Slovensku. Jej umelecko - historický význam však presahuje hranice Slovenska a patrí ku kultúrnemu bohatstvu zjednotenej Európy. Takmer sto vystavených obrazov reprezentuje viacero umeleckých slohov a žánrov, od neskorej renesancie, cez baroko po romantizmus. Okrem významnej portrétnej zložky zahŕňa krajinársku tvorbu, zátišia, poľovnícke motívy, maríny, batálie i sakrálne obrazy. Mená ako J. K. Hoffstedtter, Daniel Schmidelli, Jean Luicxs či Daniel Michorn patria najvýznamenším osobnostiam maliarstva svojej doby.
Zápoľskovci sa rozhodli vyriešiť i problém jediného zraniteľného miesta hradu, tiahleho sedla Breziny naväzujúceho na hradnú skalu z južnej strany. Všetky útoky na hradné opevnenia boli a mohli byť vedené iba odtiaľto. Nové Južné opevnenie preťalo sedlo dvoma suchými priekopami a troma hradobnými pásmi so strieľňami a smolnými nosmi. Vtedy už zastarávajúci gotický systém posilnili dve delostrelecké bašty nového renesančného rondelového typu, Jeremiášova bašta a Mlynská veža, umiestnené v stredovej osi obrany. Z architektonického hľadiska ide o unikátny fortifikačný systém, v strednej Európe ojedinelý. Nemenej unikátnou stavbou z tejto doby je i budova kasární pre hradnú posádku, vedľa druhej hradnej brány. Doba vlády Štefana Zápoľského zrodila i jednu z najstarších a najkrajších slovenských povestí o Studni lásky.
Trenčiansky hrad však nezažil iba vojnu a násilie. Hostil vo svojich múroch korunované hlavy takmer z celej Európy. Výhodná poloha v blízkosti hraníc troch kráľovstiev ho priam predurčovala za miesto diplomatických schôdzok a stretnutí. 24. augusta 1335 sa na Trenčianskom hrade stretli pri mierových rokovaniach poľský kráľ Kazimír, uhorský kráľ Karol Róbert so synom Ľudovítom a český kráľ Jan Luxemburský sprevádzaný taktiež svojím synom Karolom. Český panovník sa zriekol titulu poľského kráľa, začo si ponechal Piastovské vojvodstvo v Sliezsku. V roku 1362 tu opäť prebehli mierové rokovania medzi Ľudovítom Veľkým a rímskym cisárom Karolom IV. Obaja panovníci tu vyriešili svoje spory o Aquileu. Mier bol uzavretý o dva roky neskôr. Pri tejto príležitosti si obaja panovníci, ako bolo zvykom, vymenili honosné dary. Kráľ Ľudovít prijal od Karola pozlátenú gotickú monštranciu, ktorá je dodnes súčasťou chrámového pokladu Farského kostola v Trenčíne a sám cisárovi venoval krištáľovú kanvicu, ktorá je dnes uložená v katedrálnom chráme sv. Víta v Prahe. Podobným spôsobom využíval Trenčiansky hrad i cisár Žigmund Luxemburský a neskôr kráľ Matej Korvín. Múry Trenčianskeho hradu však vítali i hostí, ktorí ho navštívili za radostnejším účelom. Už spomínaný kráľ Matej so svojou matkou Alžbetou tu v roku 1461 očakával svoju snúbenicu, dcéru Juraja z Poděbrad, českú princeznú Katarínu (Kunhutu) a v roku 1512 sa na hrade konali zásnuby dcéry Štefana Zápoľského s poľským kráľom Žigmundom. (Diplomatické tradície Trenčianskeho hradu nezostali zabudnuté. V dňoch 24. – 25. mája 2002 sa tu konal summit premiérov a ministrov zahraničných vecí krajín Višegrádskej štvorky a Beneluxu a v roku 2004 prebehla na hrade návšteva účastníkov parlamentného stretnutia krajín NATO.)
Od 15. storočia sa pôvodne kráľovský hrad postupne dostával do rúk šľachtických vlastníkov, či už záložným právom alebo kúpou. Medzi najvýznamnejších patrili Thurzovci, Forgáčovci, tirolský gróf Pirrhus z Arcu, kráľovský taverník Juraj Zrínsky, Ladislav Popel mladší z Lobkovíc, vlastnícky podiel tu mali napríklad Rákociovci a viacerí ďalší.
Uhorský palatín Alexius Thurzo dal v polovici 15. storočia postaviť v severnom rohu dolného nádvoria renesančnú Delovú baštu, ktorá svojimi delami chránila Hornú „Vodnú“ mestskú bránu s mostom. Dnes slúži ako výstavná sieň Trenčianskeho múzea.
Od roku 1548 súčasne prebiehali opravy hradu, poškodeného Katzianerovými vojskami. Gróf Imrich Forgáč pozval na hrad talianskych a nemeckých kamenárskych majstrov a murárov, aby ho opravili a zveľadili. Práce prebiehali v rokoch 1583 – 92 a ich výsledkom bola napríklad stavbabarbakanu Prvej brány s dvoma valcovitými baštami, či vizuálne zjednotenie hradných palácov renesančnými oblúčkovými atikami.
V roku 1594 získal záložné právo na Trenčiansky hrad Štefan Ilešházi a v roku 1600 ho zakúpil. Položil tak základ moci a slávy jedného z najmocnejších magnátskych rodov Uhorska, dedičných županov Trenčianskej a Liptovskej stolice. I keď Ilešháziovci už nepostavili na hrade žiadne významnejšie objekty, dokončili rekonštrukciu, ktorú zahájil Forgáč. V 17. a 18. storočí projektované úpravy v duchu barokovej opevňovacej sústavy neboli už z väčšej časti realizované.
Vpád Turkov na Považie v roku 1663 inicioval posledné spevňovanie obrany hradu. Južné opevnenie bolo zosilnené barokovým hviezdicovým bastionovým prvkom, dokončeným v roku 1673, avšak ten sa nezachoval. Následne cisár umiestnil na hrade vlastnú posádku v sile asi 400 mužov. To malo za následok, že Ilešháziovci sa definitívne presťahovali do svojho nového zámku v Dubnici nad Váhom. Pri tejto príležitosti kázali v roku 1678 svojmu provizorovi spísať podrobný inventár hradného mobiliára a zásob. Tento dokument, písaný po slovensky, nás podrobne informuje nielen o zariadení hradu a vybavení kuchyne, remeselníckych dielní, ale aj o stave zásob potravín, zbroje a výzbroje. Poskytuje taktiež prvý historický údaj o Ilešháziovskej obrazovej zbierke a listinnom archíve.
Ku koncu 18. storočia Trenčiansky hrad definitívne stratil svoj vojenský význam a následne, v roku 1783 odišla i cisárska vojenská posádka. Obrovský požiar 11. júna 1790, ktorý takmer zničil mesto, zasiahol devastujúcim spôsobom i hrad. Posledný člen slávneho rodu, Štefan II. Ilešházi predal v roku 1834 Trenčianske panstvo i s hradom nobilizovanému bankárovi grófovi Georgovi Sinovi. Posledná majiteľka, Iphigenia De Castris D´Harcourt darovala hrad mestu Trenčín v roku 1905.
Prvé opravy schátralých ruín začali ešte v roku 1912, avšak systematická rekonštrukcia prebieha od roku 1956 dodnes.
Trenčiansky hrad videl pod svojimi hradbami nepriateľské vojská českých a poľských kráľov, tatárske hordy, Bočkaiových a Bethlenových hajdúchov, cisárskych landsknechtov, janičiarov a bašibozukov tureckého sultána, Tatárov krymského chána, kompánie saského vojvodu, Kurucov i Labancov. Nikdy však nebol dobytý priamym útokom.