Hammershus blev grundlagt af Valdemar Sejr og ærkebiskop Anders Sunesen i forening i starten af 1200 tallet som værn mod venderne og som støtte for angrebene på disse. Borgen er med sine 35000 kvadatmeter og en ringmur på 750 meter Nordens største borg. Der er spor af tidligere voldanlæg, så de tidligere ærkebiskopper af Lund har haft et forsvarsanlæg på stedet. Jacob Erlandsen og Jens Grand overtog herredømmet over borgen i forbindelse med deres opposiotion mod kongemagten. Da Jacob Erlandsen blev fængslet i 1259 af Christoffer 1, sad Jacobs bror Anders Erlandsen som lensmand på borgen. Som hævn angreb Anders Erlandsen kongens borg, Lilleborg, og slagtede 200 mænd. Erik Menved erobrede borgen til kongehuset fra Jens Grands efterfølger, men Christoffer 2 afgav den igen til ærkebispesædet. I 1522 blev adelsmanden Jens Andersen Beldenakke fængslet på borgen af Christian 2. Han havde deltaget i felttoget til Sverige og Det stockholmske Blodbad i 1520, men var siden faldet i unåde hos kongen. Han blev befriet fra borgen af en lybsk flåde, idet kongen også havde lagt sig ud med Lybeck. Borgen blev så fra 1526 holdt af Lybeck frem til 1576 under Frederik 2. Da Lybeck var på dansk side i syvårskrigen 1563-1570, udgjorde borgen og øen en støtte for de danske flådeoperationer i Østersøen. Lensmanden på Hammershus var på den tid Schweder Ketting, som forsvarede øen bravt mod svenskerne, men efter krigen blev afsat på grund af rod i regnskaberne. Han er nu begravet i Aa kirke.
I 1576 blev borgen tilbageleveret til Danmark i en stærkt moderniseret udgave. Ny lensmand blev Manderup Parsberg, som mest er kendt for at have duelleret med Tyco Brahe i Rostock i 1566, hvorved Tyco mistede et stykke af næsen. Borgens mest berømte fanger er Leonora Christine og Corfitz Ulfeldt. De måtte flygte fra en dødsdom i Sverige i 1660 og blev indsat på borgen. Her var de fanger i 17 måneder til 1661. De forsøgte en mislykket flugt ned af Mandeltårnets mure og ned af klipperne, men blev frigivet mod at indgå et hårdt forlig med Frederik 3.
Ved Roskildefreden i 1658 tilfaldt øen Sverige, og Johan Printzensköld blev øens kommandant på Hammershus. Bornholmerne gjorde oprør under ledelse af Poul Ancher og Jens Kofoed, og Printzensköld blev 8. december skudt i Rønne på Storegade. Borgen blev indtaget og Frederik 3 fik øen til evig arv og eje.