Die erste Erwähnung der Burg findet sich 1135 in Verbindung mit dem Burgherrn Goswin von Stahleck.
Den wahrscheinlich ältesten Burgteil findet man im Innenhof: den mächtigen Wohnturm. Die Westseite der Burg war Teil der Stadtbefestigung. Davor entdeckt man etwas für Höhenburgen ganz Seltenes: einen Burgweiher von rechteckigem Grundriss. Die Brücke gleich daneben war früher die Zugbrücke. Der Name der Burg setzt sich aus den mittelhochdeutschen Wörtern stahel für Stahl und ecke als Bezeichnung für einen Bergsporn zusammen und bedeutet damit unbezwingbare Burg auf einem Bergsporn. Während des Dreißigjährigen Krieges wurde sie von verschiedenen Parteien insgesamt achtmal belagert und erobert. Während des Pfälzischen Erbfolgekriegs wurde die Burg wie die meisten Wehranlagen im Oberen Mittelrheintal endgültig zerstört. Französische Soldaten zündeten am 15. März 1689 Pulvervorräte in den Gewölben der Anlage an. Die Explosion zerstörte die Ringmauer und den Bergfried völlig. Die Wohngebäude brannten durch das entstandene Feuer komplett aus, und die Trümmer der Sprengung zerstörten die gotische Wernerkapelle am Fuße des Burgbergs. Burg Stahleck war derart stark beschädigt, dass ein Wiederaufbau unterblieb.

Der Rheinische Verein für Denkmalpflege und Landschaftsschutz erwarb die Burganlage schließlich 1909 von der preußischen Domänenverwaltung und ließ sie ab 1925 als Jugendburg wiederaufbauen.1967, mit dem Abschluss der Arbeiten am Bergfried, war sie jedoch erst vollständig wiederhergestellt.

Die Burg selbst ist nicht zu besichtigen, der Innenhof ist frei zugänglich.