Tres fortificaciones llegaron a conformar la antigua fortaleza construida en la cumbre del Cerro de Santa Catalina: el Alcázar Viejo, levantado durante el reinado del Rey Alhamar, el castillo Abrehui y el Alcázar Nuevo, ordenado construir por Fernando III en el siglo XIII. De los tres, este último es el que conserva y mantiene más o menos intacta su estructura original, ya que los dos primeros fueron derruidos a mediados del siglo XX para construir el actual Parador Nacional de Turismo, valorado hoy día como uno de los mejores hoteles-castillo de Europa.
En el primer cuarto del siglo XIX las tropas napoleónicas convierten el recinto fortificado en un gran acuartelamiento o plaza fuerte desde la que acometen un riguroso control de la mayor parte de la provincia y, sobre todo, de los pasos estratégicos de Sierra Morena. Para ello, distribuidos entre los tres alcázares, instalaron alojamientos para la tropa regular, caballerizas, calabozos, oficinas, polvorines y, hasta incluso, un hospital con cincuenta camas. De todo lo ocurrido en aquellos años sabemos por los restos que se conservan y por los planos y algunas fotografías realizadas a finales del XIX y principios del XX.
En cualquier caso, la imagen que, actualmente, podemos ver del Castillo de Santa Catalina corresponde más a la que contaba en el medievo que a los cambios hechos por el ejército francés. La fortaleza que hoy podemos visitar tiene una planta casi triangular y está protegida por seis torreones, entre los que destaca la Torre del Homenaje, con 40 metros de altura. Junto a esta, la Torre de las Damas, encargada de proteger el acceso al Castillo; dos torres albarranas (una de las cuales alberga la capilla de Santa Catalina, patrona de la ciudad); la Torre de la Vela, desde cuya azotea se emitían señales luminosas a otros puestos defensivos del entorno, o la última, la Torre de las Troneras. Aquí encontramos otro de los elementos curiosos de la fortaleza, ya que, desde el Medievo, esta torre fue utilizada como letrina, algo no muy común en los castillos de la época y uso que también los franceses optaron por mantener.
Asimismo, según las últimas excavaciones realizadas en la zona, se sabe que en el interior de la antigua fortificación árabe existió un palacio o zona áulica, de la que se han encontrado algunos restos de elementos decorativos, y que sufrió diversas transformaciones a lo largo de las diferentes etapas históricas. Algunas de sus dependencias, en determinados momentos, cumplirían no solo una función residencial, sino que también albergarían espacios administrativos o serían lugar de trabajo de los funcionarios estatales.
Actualmente, el castillo cuenta con un centro de interpretación en el que se recrea buena parte de su evolución y de la historia de Jaén, ciudad donde se puede completar una magnífica jornada con la visita a su catedral, joya del renacimiento andaluz, a los baños árabes de mayor dimensión de Europa o al conjunto escultórico más importante de la cultura ibérica que se exhibe en el Museo Arqueológico Provincial.