Nel XIII secolo, Federico II di Svevia concepì una serie di fortificazioni a difesa della costa orientale della Sicilia. Nel progetto erano inseriti i castelli di Augusta, Castel del Monte ad Andria, castello Maniace a Siracusa e Castello Ursino a Catania. La costruzione catanese aveva, in realtà, il duplice scopo della difesa esterna, ma anche interna, e, cioè, rivolta verso quella popolazione spesso contraria al suo comando. Il progetto fu affidato all'architetto militare Riccardo da Lentini. La fortezza era edificata sopra un promontorio “imprendibile”, collegata attraverso un istmo alle mura della città ed era dotata di un fossato.
Castello Ursino è a pianta quadrata, di circa 50 metri di lato, ed è dotato di torrioni circolari ai suoi quattro angoli (che raggiungono l’altezza di  30 metri). Possiede due torri minori semicircolari ai lati (originariamente erano quattro), con muri che raggiungono lo spessore di 2.5 metri all’esterno e 2 metri all’interno.
Mentre il lato sud dava direttamente sul mare, quello nord, principale, presentava un ingresso verso la città dotato di ponte levatoio, e mura difensive i cui resti sono stati individuati nel fossato.  Sopra il portone in una nicchia si trova una scultura raffigurante un'aquila sveva (simbolo del potere di Federico II) che afferra una lepre (la città di Catania). Anche questo lato, come gli altri, originariamente non presentava molte aperture, essendo una costruzione difensiva, ma, col trascorrere dei secoli, sono molte le finestre aperte nel muro esterno.  Una bellissima finestra rinascimentale, ad esempio, in pietra nera lavica, è stata aperta sul lato est.
Al suo interno è posto un cortile a corte con scala esterna in stile gotico-catalano di epoca rinascimentale.  Ai lati di esso vi erano quattro grandi sale, attorniate da sale minori, mentre le scale interne a chiocciola erano poste nelle torri semicircolari ai lati del castello (nord e sud). Le quattro grandi stanze sono divise in tre campate e un soffitto con volte a crociera costolonate.
Per giungere nella corte si passa attraverso un atrio che si sviluppa anche con crociere quadrate.

L’aspetto del Castello Ursino doveva essere all’epoca della costruzione alquanto imponente. Costruito sopra un forte promontorio, con i lati sud ed est che davano direttamente sul mare, dominava le acque e la città di Catania. Incredibile a dirsi oggi.
Dal XVI secolo inizia, infatti, la sfortunata decadenza della costruzione. Con l’invenzione della polvere da sparo, la sua efficacia militare iniziò a diminuire. L’11 Marzo 1669, la colata lavica dell’Etna più rilevante in epoca storica, partita da Nicolosi, superò a Nord-Ovest la cinta muraria della città, nella zona del Monastero dei Benedettini, diretta proprio verso il Castello. Raggiuntolo colmò il fossato, coprì i bastioni e allontanò la linea di costa. A questa distruzione si aggiunse quella del terremoto del 1693. Con queste calamità naturali, il suo aspetto ne fu stravolto: il livello del terreno si alzò di una decina di metri e la linea di costa se ne allontanò di centinaia di metri . In più la città è andata sviluppandosi intorno ad esso, ed oggi il castello si trova proprio in pieno centro storico.
Dopo i disastri subiti, il castello fu ristrutturato ed utilizzato dapprima dalle milizie piemontesi, nel 1714, e poi da quelle borboniche. Il castello nel periodo venne soprannominato Forte Ferdinandeo. Divenne prigione nel XVI secolo, questo fino al 1838, quando, ritenuto più importante come fortilizio dai borboni, fu eliminata la prigione.  Nel 1932 la sua proprietà è divenuta comunale. Dopo attenti restauri, Castello Ursino ospita attualmente il museo civico di Catania, formato principalmente dalle raccolte Biscari e dei benedettini.