Die Burg wurde im 11. Jahrhundert auf einem steilen Felsen erbaut. Sie war eine königliche Burg, unter der sich allmählich eine Stadt entwickelte. Das mächtige Festungswerk ist das Ergebnis einer allmählichen Vervollkommnung der wichtigen Grenzfestung und des späteren Komitatssitzes Trenčín. Dabei spielte die Burg eine wichtige Rolle in der Geschichte des Königreichs Ungarn, vor allem während der Türkeneinfälle.
Matthäus Csák (Matúš Čák, Máté Csák) kam 1302 in den Besitz der Burg und beherrschte von hier aus bis zu seinem Tod im Jahre 1321 faktisch die gesamte West- und Mittelslowakei. Nach seinem Tod wurde die Burg wieder königliches Eigentum. Sein Vater Peter Csák hatte den 39 m hohen Zentralturm in Jahren 1260 bis 1270 umbauen lassen.
Am 24. August 1335 wurde auf der Burg Trenčín der Vertrag von Trentschin abgeschlossen. Vertragsparteien waren der böhmische König Johann von Luxemburg und dessen Sohn Marggraf Karl sowie der polnische König Kasimir der Große. Als Vermittler bei den Vertragsverhandlungen wirkte Kasimirs Schwager, der ungarische König Karl von Anjou. Mit dem Vertrag gab Kasimir der Große alle Ansprüche Polens auf die von den Piasten dominierten schlesischen Herzogtümer auf. Im Gegenzug verzichteten Johann von Luxemburg und sein Sohn Karl auf den polnischen Königstitel, den sie von den Přemysliden ererbt hatten.
Ebenfalls auf der Burg Trenčín bestätigte Kasimirs Nachfolger Ludwig I. 1372 in seiner Eigenschaft als König von Polen die Trentschiner Verzichtserklärung von 1335 in vollem Umfang.
Zum robusten Matthäusturm kamen im Laufe der Zeit weitere Objekte hinzu: der Mühl- und Jeremiasturm sowie der Ludwigs-, Barbara- und Zápolyapalast. Den für die heutige Burg charakteristischen Barbara-Palast ließ König Sigismund von Luxemburg auf der Burg für seine zweite Gemahlin Barbara errichten.
1600 wurden die Erbgespane Illésházys Eigentümer der Burg. Von 1663 bis 1782 ließ sich eine deutsche Besatzung auf der Burg nieder. 1742 wurde die Burg umgebaut und nach 1782 als Kaserne genutzt. Die Pläne von Ján Illésházy zur Erneuerung der Burg wurden nicht verwirklicht, da sie 1790 durch einen Brand zerstört wurde. Intensivere Renovierungsarbeiten begannen erst im Jahr 1956 und werden bis heute fortgeführt.