Las recientes excavaciones arqueológicas centradas en la fortificación islámica, datan sus estructuras en los siglos XI al XIII. No obstante, al parecer, durante las incursiones de castigo que efectuaron los omeyas sobre el reino de Murcia durante el siglo IX, Molina aparece ya como hisn, o núcleo rural fortificado que centraliza a la población dispersa de su entorno. La fortificación se construyó buscando también el control de un relevante cruce de caminos que conectaba diferentes rutas entre el sur peninsular y la cuenca del Segura. Mulina as-Sikka (Molina de la Calzada) también entró, ya en el siglo XII, en los emplazamientos que vieron fortalecer sus murallas durante el periodo mardanisí (1146-1172), para hacer frente a las invasiones norteafricanas.
Con la conquista castellana, probablemente la población reduciría su perímetro y adaptaría sus defensas, coincidiendo con el proceso de despoblación y encastillamiento que se estaba produciendo en todo el reino de Murcia a partir de los años finales del siglo XIII. En aquellos momentos, según Alonso Navarro, la fortaleza y su población amurallada iban a controlar también una importante actividad de molienda fluvial, siempre tan escasa en el reino. Los agricultores de la huerta y de todo el territorio confluían en los molinos fluviales de Molina Seca para triturar el grano.
Sería a comienzos del siglo XIV cuando castillo y habitantes pasaron a formar parte de los extensos señoríos de don Juan Manuel, adelantado mayor del reino de Murcia, nieto de Fernando III el Santo, y personaje clave para la historia medieval de Castilla. Iba a ser bajo el dominio de este noble cuando, tras algunas reformas, quedaría más o menos asentado el aspecto de la fortaleza de Molina durante los siglos siguientes.
Caídos en desgracia los Manuel, y relevados por la nueva nobleza que había ascendido con la entronización de los Trastámara, Molina Seca iba a ser cedida por Enrique III al Juan Alonso Fajardo en 1397. Vendida a su hermano Alonso Yáñez dos años después, la villa y su castillo quedarían vinculados a esta importante familia, nuevos adelantados mayores del reino y nueva cúspide nobiliaria de la sociedad murciana. Tal fue la relación entre el lugar y los señores que, en 1535, don Pedro Fajardo Chacón, sucesor de los anteriores, adelantado mayor y marqués de los Vélez, sería nombrado por el emperador Carlos V marqués de Molina, convirtiendo así en marquesado los territorios molinenses de los Fajardo.
Al parecer, según Alonso Navarro, la fortaleza, muy transformada durante siglos, sería demolida durante el siglo XVIII, durante la expansión y saneamiento de la población.
