Burg Rheinfels wurde gemäß schriftlicher Quellenlage 1245 durch Graf Diether von Katzenelnbogen gegründet.
Bereits 1255/56 konnte sie ihre militärische Bedeutung unter Beweis stellen, als sie einer mehr als einjährigen Belagerung durch den Rheinischen Städtebund widerstand. Im 13. und 14. Jahrhundert erfolgte der umfangreiche Ausbau zur Residenz und zum zentralen Verwaltungszentrum der Katzenelnbogener Niedergrafschaft.
Im 15. und 16. Jahrhundert bildete Burg Rheinfels den kulturellen Mittelpunkt des höfischen Lebens der Grafen von Katzenelnbogen.

Die ehemals imposante Burganlage, deren erhaltene Bausubstanz mehrheitlich der katzenelnbogischen Zeit des 14. und 15. Jahrhunderts angehört, ist in mehreren Ausbauphasen entstanden, bei denen sich vier Hauptteile unterscheiden lassen:
I. Die Kernburg: Von der hochmittelalterlichen Gründungsanlage haben sich nur die Fundamente des runden Bergfrieds und Teile der Ringmauer erhalten. In der Südwest-Ecke des verschobenen Vierecks der Kernburg erhob sich der imposante runde Bergfried, der 1797 gesprengt wurde. Er war teilweise in die erste, innere, stumpfwinklige Schildmauer, die die Kernburg nach Süden sicherte, eingestellt. Anhand von alten Darstellungen zeigt sich, dass er eine beachtliche Höhe von ca. 40 Metern hatte. In einer späteren Ausbauphase Mitte des 15. Jahrhunderts (um 1449/50) wurde er noch durch ein Obergeschoss und einen runden Aufsatzturm um weitere 10 Meter erhöht.