Von 1277 bis 1289 erwirbt der rheinische Pfalzgraf Ludwig II. den gesamten Besitz Kaub mit der Burg und den Zollrechten.
Kaub wurde fortan die wichtigste kurpfälzische Zollstelle, ausgestattet mit einer starken Burgmannschaft. 1324 erhält unter Pfalzgraf Ludwig dem Bayern der bereits vor 1275 befestigte Ort Stadtrechte. In dieser Zeit verbesserte man die Burg durch Anlage weiterer Befestigungselemente erheblich.
Zusammen mit dem gleichzeitig auf einer Rheininsel errichteten „Pfalzgrafenstein“ bildete sie ein starkes Befestigungssystem zur Zollerhebung.  
1504 wird die Burg durch Landgraf Wilhelm von Hessen vergeblich belagert, seitdem soll sie den Namen „Gutenfels“ tragen.
Gutenfels und Pfalzgrafenstein
 
Anschließend erfuhr sie Ausbesserungen und Verstärkungen, um sie bedingt für den Einsatz von Feuerwaffen umzurüsten. Trotz mehrfachen Besitzerwechsels von Kaub im Dreißigjährigen Krieg blieb Burg Gutenfels weitgehend unzerstört, aber ihre Bedeutung schwand. 1787 nur noch Sitz einer Invalidenkompanie, wurde die vernachlässigte Burg 1793 den anrückenden Franzosen übergeben und schließlich 1807 auf Abbruch versteigert.
Burg Gutenfels

Glücklicherweise erwarb sie 1833 der hessische Archivar Friedrich Habel, um sie zu erhalten. In den Jahren 1888-1892 wurde sie durch den Kölner Architekten Gustav Walter besonders im Innern restauriert, unter größtmöglicher Beibehaltung der erhaltenen äußeren Bausubstanz.