Le prime notizie documentarie riguardo all'esistenza del castello risalgono al 1053, quando il monaco bavarese Gotschalcus fa sosta al castello sulla via del ritorno da Verona. Sul finire del XIII secolo le fonti divengono più consistenti , quando è assodato l’incastellamento da parte della famiglia Castelbarco. Con Guglielmo “il Grande” il maniero assume funzione di rappresentanza, poiché diviene –unitamente al castello di Lizzana – residenza castrobarcense. A Guglielmo si deve la ricostruzione del castello secondo i dettami stilistici testimoniati negli affreschi della “Casa delle Guardie”, di cui probabilmente fu anche il committente. Guglielmo, uomo d’armi ma anche abile nel curare gli aspetti politici e gestionali del territorio, intrattiene relazioni diplomatiche con gli Scaligeri, grazie a cui riesce a consolidare il potere del suo casato. Agli inizi del Quattrocento, a seguito della volontà testamentaria di Azzone, i domini castrobarcensi vengono acquisiti dalla Repubblica di Venezia, che ne consolida le strutture difensive e li affida ad una guarnigione. Il dominio Veneziano permane fino al 1508, quando le truppe imperiali liberano tutta la Vallagarina; il castello viene dunque ipotecato a Gerardo conte d’Arco, che avvia un’imponente opera di restauro, necessaria dopo gli eventi bellici.
Nel 1533 il principe vescovo ne riscatta l’ipoteca; i Quattro Vicariati, e con essi il castello di Avio, finiscono sotto la reggenza del nuovo principe vescovo, Cristoforo Madruzzo, la cui casata domina la zona fino alla sentenza del consiglio aulico di Vienna del 1654, che riassegna i Quattro Vicariati ai Castelbarco – ramo di Gresta.
Nel 1703, come molti altri castelli lagarini, il maniero viene dato alle fiamme ad opera dei soldati francesi guidati dal generale Vendome; il castello per quasi due secoli subisce continue spoliazioni, che portarono alla sua trasformazione in zona agricola. Dopo la nuova acquisizione da parte dei Castelbarco nel 1937 vengono avviati lavori di consolidamento delle strutture; decisiva per il recupero e la valorizzazione del castello è la cessione al F.A.I. (Fondo Ambiente Italiano) sul finire degli anni settanta del Novecento.
E. POSSENTI, G. GENTILINI, W. LANDI, M. CUNACCIA (a cura di), Castra, castelli e domus murate. Corpus dei siti fortificati trentini tra tardoantico e basso medioevo. Apsat 5, pp. 32-42. Mantova 2013.
A. GORFER, I castelli del Trentino, vol. IV, pp. 157-223. Trento 1994.