Wzmiankowany po raz pierwszy w 1208 roku, zamek Sonnenberg został prawdopodobnie zbudowany przez braci hrabiów Henryka II i Ruprechta IV z Nassau około 1200 roku w trakcie sporów terytorialnych z panami Eppstein.

Składa się z późnoromańskiego zamku głównego, zamku górnego i zamku dolnego. Najstarszą częścią jest donżon, który pochodzi z około 1200 roku i ma cztery kondygnacje nad lochami sklepionymi kolebkowo, z których najwyższa ma sklepienie kolebkowe. Druga wieża, tak zwana Bruderturm po stronie ataku, jest tylko ruiną.

Pod koniec XIII wieku na południe od zamku głównego, na tarasie położonym około 10 metrów niżej, zbudowano palatium, o którym wciąż świadczą pozostałości trzech czterokondygnacyjnych murów. Prostokątny mur kurtynowy otaczał ten obszar, znany później jako zamek górny. Druga rozbudowa miała miejsce około 1340 roku, po czym pierścień zamkowy został rozszerzony o murowane ogrodzenie osady, tzw. dolinę, która została podniesiona do rangi miasta w 1351 roku. Mury zostały dodatkowo wzmocnione pod koniec XIV wieku. Do dziś zachowała się wieża bramna, znana również jako Bierstädter Tor, która była wyposażona w most zwodzony, oraz masywna kwadratowa wieża obronna (znana również jako Kapellenturm).

Od 1337 roku zamek Sonnenberg służył jako siedziba wdowy Irmgard von Hohenlohe przez około 30 lat. Okres ten był również złotym wiekiem dla osady zamkowej znanej jako "Tal": w 1351 r. za namową Irmgard otrzymała ona prawa miejskie. W latach 1554-66 zamek ponownie służył jako rezydencja, po czym popadł w ruinę. W 1611 r. został uznany za niezdatny do zamieszkania. 27 sierpnia 1814 r. Johann Wolfgang von Goethe wybrał się na spacer do Sonnenbergu, aby spędzić tam wigilię swoich 65. urodzin.

W 1826 r. na pierwszym piętrze zamku urządzono salon wieżowy. Rozwinęła się ona w małe lokalne muzeum historyczne, które jest obecnie prowadzone przez lokalne stowarzyszenie historyczne Sonnenberg.

Zamek Sonneberg został ostatnio gruntownie odrestaurowany na początku XXI wieku.