C'est la chronique de Geoffroy de Vigeois, relatant l'arrivée des religieux de l'abbaye de Brantôme au château en 1183 pour y trouver refuge, qui nous renseigne sur l'existence d'un site fortifié à Bourdeilles. Ayant pris possession des lieux, l'abbé en revendique la suzeraineté.

Au siècle suivant (1269) Bernard de Bourdeille, vassal de l'abbaye, rend hommage à Henri III Plantagenêt. Les religieux, privés de leur droit, en appellent au roi de France (1273). Edouard Ier, nouveau roi d'Angleterre, en profite pour investir la place. Six ans plus tard, le Parlement décrète que Bernard doit redevenir vassal de l'abbaye.

En 1283, l'abbé de Brantôme, Bernard de Maulmont (ou Maumont), remet le château à son frère Géraud. Grâce à d'importants moyens financiers (il est au service des rois, Philippe III le Hardi et Philippe IV le Bel), il fait édifier le " château neuf " à proximité du château baronnial (détruit au cours des guerres que se firent les coseigneurs de Bourdeilles au milieu du XIIIe siècle). A sa mort, en 1299, ses biens sont partagés entre Pierre, Guillaume et Hélie, ses neveux. En 1305, au décès d'Hélie, le roi Philippe le Bel, convoitant cette place-forte en terre anglaise, l'échange contre des fiefs en Auvergne et dans le pays de Sens. Il fait bâtir l'enceinte prolongeant " le château neuf " et y installe une garnison.

En 1341, Philippe VI de Valois cède Bourdeilles à Archambault IV, comte de Périgord. Bien que vassal du roi d'Angleterre depuis le traité de Brétigny, ce dernier se rallie au roi de France en 1369 et subit les foudres du Prince Noir. Edouard Plantagenêt assiège le château et s'en rend maître au bout de onze semaines " par grand advis et malgré escarmouches et grands apertises d'armes " (chroniques de Jehan Froissard). Huit ans plus tard, Du Guesclin et le duc d'Anjou reprennent la place.

Confié à des capitaines nommés par les comtes de Périgord, Bourdeilles devient un repaire de brigands et de pillards. Il faudra la remise du comté à Louis d'Orléans, en 1397, pour mettre fin à leurs agissements. La garde du château est alors confiée à Arnaud Ier de Bourdeille, descendant des premiers coseigneurs.

Un document rédigé en août 1400, à l'occasion de la remise de la châtellenie à Louis d'Orléans, nous confirme la présence de deux châteaux sur le site : le château des comtes (celui édifié par Géraud de Maulmont) et le château baronnial (en ruine à cette époque). C'est le petit-fils d'Arnaud Ier, François, qui en janvier 1481 le rachète et met fin à la coseigneurie connue depuis le XIe siècle.

Jacquette de Montbron, épouse d'André de Bourdeille, fait construire à la fin du XVIe siècle (1589) le château Renaissance. Faute d'argent, les travaux de l'aile orientale ne sont jamais commencés.

En 1792, le château est mis sous séquestre et les révolutionnaires décident d'y installer une fabrique de salpêtre. En 1842, le marquis Joseph III Marie de Bourdeille s'en porte acquéreur. En 1962, le château est offert au département de la Dordogne qui y effectue des travaux de restauration et met à la disposition du public une riche collection d'ensembles mobiliers allant du XVe au XIXe siècle.