Es ist zu vermuten, dass die Edelherren von Braubach, die 1117-71 genannt werden, vielleicht bereits über eine Burganlage, zumindest über einen repräsentativen Sitz im Ort verfügen, dessen Lage aber nicht genau bekannt ist. Seit 1219 sind hier die Herren von Eppstein nachweisbar, in deren Verfügungsgewalt sich Braubach und seine einträglichen Silberminen als pfalzgräfliches Lehen nun befinden. Unter ihnen ist die Kernanlage der heutigen Burg in der ersten Hälfte des 13. Jh.s entstanden. Erste Hinweise auf die Existenz einer Burg datieren in das Jahr 1231, als sog. "Castellani", was wohl mit Burgleute zu übersetzen ist, urkundliche Erwähnung finden. Konkret fassbar wird die Burg nach neuesten Erkenntnissen im Jahr 1239, da dieses Jahr als Fälldatum von im Unterteil des Bergfrieds verbauten Hölzern verifiziert wurde. Ob die gesamte Burg in dieser Zeit erbaut oder der Bergfried in eine bereits bestehende Anlage gesetzt wurde, ist nicht sicher zu entscheiden. Immerhin kamen Ende 2004 bei einer kleinen Untersuchung mehrere Scherben im Innenhof zu Tage, die eine Nutzung des Burgplatzes "um 1200" nahe legen. 1260 wird sie jedenfalls als Zollburg genannt, 1276 erhält der Ort Stadtrechte. 1283 kommt Braubach mitsamt seiner Burg an die Grafen von Katzenelnbogen, die ihr Territorium konsequent ausbauen. Sie dient nun - wahrscheinlich wechselweise mit Burg Hohenstein im Taunus - als Residenz der jüngeren Katzenelnbogener Linie. 1293 wird sie als Pfalzgräfliches Lehen in deren Besitz bestätigt.
Mit dem Aussterben der Grafen von Katzenelnbogen im Jahre 1479 fällt sie an die Landgrafen von Hessen, aber von besonderer Bedeutung ist nur noch die Zeit unter Landgraf Philipp II. von Hessen-Rheinfels. Dieser gibt die Marksburg, deren Name nun vom Markus-Patrozinium der 1437 bezeugten Burgkapelle hergeleitet wird, als Residenz endgültig auf und bevorzugt das unterhalb der Marksburg 1568-71 neu erbaute Schloss Philippsburg.

Die vernachlässigte, aber niemals zerstörte Burg kommt 1803 an Nassau und 1866 an Preußen. Im Jahre 1900 kauft sie die ein Jahr zuvor gegründete Deutsche Burgenvereinigung e.V. und richtet hier ihren Vereinssitz ein, der sich bis heute hier befindet.

Spätestens seit dem Erwerb der Marksburg durch die Vereinigung zur Erhaltung deutscher Burgen (seit 1954 DBV) im Jahr 1900 sowie neuerer Untersuchungen in den 1980er Jahren ist die Baugeschichte weitgehend geklärt.
Dem spätromanischen Baubestand der Kernburg (1. Viertel 13. Jh.) gehören Teile des Palas an der Nordseite, der südöstliche Teil der rheinseitigen Mauer (Rheinbau u. Kapellenturm bis zu einer Höhe von 9,80 m; Abschluss durch Zinnenkranz), an. Als Initiator der Baumaßnahmen gilt Gerhard von Eppstein.
Die Errichtung des Kapellenturmes wird dendrochronologisch in das Jahr 1372 datiert. Etwa zur gleichen Zeit dürfte der um 1239 entstandene quadratische Bergfried um ein Geschoss erhöht und mit einem schmalen runden Aufsatztürmchen versehen worden sein.
Der romanische Palas wurde teilweise abgebrochen und durch einen gotischen Neubau ersetzt. Wie dendrochronologische Untersuchungen ergaben, entstand 1435 nordöstlich des Kapellenturmes der spätgotische Saalbau. Um 1300 wurde unter den Grafen von Katzenelnbogen die Hauptburg durch eine Zwingeranlage (innerer Zwinger) sowie Burgvogtturm und Schartentor verstärkt.
Dem zweiten gotischen Ausbau der Burg (Mitte bis 3. Viertel 14. Jh.) gehören u. a. das "Eiserne Tor" und das "Fuchstor" an. In der 2. Hälfte des 14. Jh. wurde der Kernburg der "Geißenzwinger" an der Ostseite vorgelegt. Der äußere Zwinger mit halb- und dreiviertelrunden Schalentürmen und dem sog. "Zugbrückentor" datiert in den Beginn des 15. Jhs.
In nachmittelalterlicher Zeit erfolgte 1643-1645 die Instandsetzung der Burg durch den hessischen Landgrafen Johann den Streitbaren (+1651), der als Außenwerke die untere Batterie (Nähe Zugbrückentor), die Bastionen "Pulvereck" und "Scharfes Eck" errichten ließ. Nördlich er Kernburg wurde das "Geschützhaus" (16. Jh.) um die "Große Batterie" erweitert.
Der Rheinbau an der Westseite der Kernburg entstand nach dendrochronologischem Befund 1704-1706. Letzte bauliche Veränderungen am Nordbau (spätromanischer Palas) erfolgten 1708 (Erhöhung um ein Geschoss). Das schmale runde Aufsatztürmchen des Bergfrieds wurde 1706 niedergelegt und 1905 wiederaufgerichtet.
Über der "Unteren Batterie" entstand 1929 die Burgschenke.