Die Burg Katzenelnbogen war Stammsitz und Mittelpunkt der gleichnamigen Grafschaft, die, vielleicht ausgehend vom Eigenbesitz im Raum Singhofen und Egenroth und unterstützt durch enge Beziehungen zum Kloster Siegburg, in rasantem sozialen Aufstieg bald zu einer der bedeutendsten Territorien am Mittelrein wurde.
Die 1102 erstmals unter Heinrich I. „de Cazenelenbogen“ erwähnte Burg wurde wohl um 1095 auf dem ehemaligen Grund und Boden des Klosters Bleidenstadt, den die Katzenelnboger als Lehen erhalten hatten, mitten im Einrichgau vielleicht schon von Diether dem Älteren, dem Stammvater des Geschlechtes, erbaut.

Das im Wesentlichen rechteckig-polygonale Burgareal (ca. 50 m x 100 m) liegt auf einem Felsplateau, das von einer Ringmauer umschlossen wird.
Die früher bebaute Innenfläche ist heute frei, da die mittelalterlichen Burgteile bei einem Brand 1540 größtenteils zerstört wurden. Im etwas höher gelegenen östlichen Burgbereich stand einmal die ältere Kernburg, die wohl einen (viereckigen ?) Bergfried besaß. Hier befindet sich noch heute der Brunnen.
Noch im Spätmittelalter (wohl nach der Wiederinbesitznahme 1350) ist die Burg erweitert worden, indem die westliche Fläche, die vermutlich eine Vorburg trug, in das Burgareal einbezogen wurde.
Neben wesentlichen Teilen der Umfassungsmauer hat sich von der mittelalterlichen Anlage nur der spätgotische, rechteckige, zweistöckige Torturm im Westen erhalten.