Der Felsen auf dem die Burg steht, war bereits im frühen Mittelalter bewohnt. Im 3. Jahrhundert soll schon ein piktisches Fort hier gestanden haben. St. Ninian hat später eine Kapelle gebaut.

König Donald II. (der erste offizielle König Schottlands) verteidigte Dunnottar Castle vergeblich im Jahre 900 vor den Wikingern, er wurde von ihnen getötet und die Burg wurde zerstört.

Ab dem frühen 13. Jahrhundert wird von einer Burg berichtet und bald darauf wird die alte Kapelle durch eine neue Steinkirche ersetzt.

William Wallace eroberte die Burg ende des 13. Jahrhunderts von den Engländern zurück und... setzte die Kirche in brand, nachdem sich die besiegten englischen Soldaten in die Kapelle geflüchtet hatten.

König Eduard II. von England ließ Dunnottar Castle wieder aufbauen, um es für seine Feldzüge in den Norden zu benutzen. Aber der schottische Regent Andrew Murray griff die Burg an und zerstörte die Verteidigungsanlagen.

1382 wurde sie wieder durch den mächtigen Clan Keith aufgebaut, der die Burg zu ihrer Heimat machte. Einige Jahre später baut Sir William Keith Marischal of Scotland ein Turmhaus (Bergfried), das man noch heute auf dem Felsen sehen kann. James II. ließ Sir William Keith in den Adelsstand erheben.

Später restaurierten und erweiterten die Keiths die Burganlage, auch das kleine Waterton’s Lodging. Wahrscheinlich wurde es für William Keith, dem Sohn des 4. Earl Marischal gebaut.

Unter Georg Keith der 5. Earl Marischal wurde die Burg weiter zu einem komfortablen Schloss umgebaut. Er errichtete luxuriöse Gebäude so, dass man einen malerischen Blick auf die Nordsee hatte. Auch die Kapelle wurde wieder aufgebaut. Die Sicherheit der Burg wurde bei allem aber vernachlässigt.

Königin Maria Stuart besuchte mehrmals das Schloss, ebenso wie König Jakob VI. Als König Karl II. im Januar 1651 im Scone Palace gekrönt wurde, konnte man anschließend die schottischen Kronjuwelen (Krone, Zepter und Schwert) nicht nach Edinburgh zurück bringen, da sich dort Cromwells Truppen herum trieben. So wurde beschlossen, sie nach Dunnottar Castle zu bringen und sie dort zu verstecken. In Säcken voll Wolle wurden sie von Katherine Drummont dorthin gebracht. Sir George Ogilvy of Barras, zum neuen Vizegouverneur des Schlosses ernannt, sollte sie verteidigen. Im November belagerten Cromwells Truppen die Burg, da schaffte man die Kronjuwelen heimlich fort. Es gibt zwei Erzählungen, wie sie hinaus geschafft wurden. In einer sollen sie zwischen Säcken mit Waren transportiert worden sein. In einer anderen sollen sie in einem Eimer mit Seetang an den Klippen hinunter gelassen und weggebracht worden sein. Sie wurden dann in der Kirche von Kinneff unter dem Fußboden vergraben.

Noch Monate wurde die Burg belagert, aber Ogilvy gab erst auf, als Colonel Thomas Morgan, Kommandant der Truppen, mittlerweile Belagerungsgeschütze bekommen hatte und sie unter Beschuss nahm. Nach der kapitulation fanden die Engländer aber keine Kronjuwelen.

Sir Patrick Keith-Murray of Ochtertyre erbte 1852 das Schloss, verkaufte es 20 Jahre später aber an Major Alexander Innes of Cowie and Raemoir für £80000. Nachdem es 1925 wieder verkauft wurde, befindet es sich bis heute im Besitz der Familie Weetman Pearson, der 1. Voscount Cowdray. Von ihnen wurde die Burg nach Stabilisierung und Reparatur zum Besuch freigegeben.