La rocca, nota come il Castello, è un'imponente cupola di lava vulcanica che si protende nel mare innalzandosi fino ad un'altezza di circa cinquanta metri.
Formatosi meno di 40000 anni fa, il Castello sorge al centro di un'ampia baia sulla costa orientale di Lipari, tra le due insenature di Marina Lunga a Nord, delimitata dal Monte Rosa e Marina Corta a Sud, ancora oggi i migliori approdi dell'isola.
La rocca è circondata tutto intorno da alte balze verticali, inaccessibili, e presenta alla sommità una superficie abbastanza pianeggiante. Grazie alla sua conformazione, essa ha da sempre costituito una vera e propria fortezza naturale, offrendo fin dall'antichità una sede sicura agli abitanti che vi si stabilivano quando vi era necessità di difendersi dal pericolo di incursioni nemiche; nei periodi di tranquillità, l'abitato si è esteso anche nella piana sottostante, ovvero nell'area della città attuale.
Così, con alterne vicende, il Castello di Lipari è stato abitato a partire dall'età neolitica (circa 6000 anni fa) fino al nostro secolo. Le testimonianze degli insediamenti di ogni età si sono sovrapposte man mano a quelle dei periodi precedenti creando un notevole innalzamento del terreno. Gli scavi archeologici hanno infatti portato alla luce una successione di strati alta più di 10 metri dovuta alla sovrapposizione dei resti degli abitati che si sono succeduti, resti ben conservati anche grazie all'accumulo delle ceneri emesse dai vulcani vicini e trasportate dal vento.
Oggi il Castello rappresenta il centro della vita culturale delle Isole Eolie, animato dalla presenza giornaliera di molti visitatori che possono ripercorrere le tappe della storia del Castello attraverso la visione degli scavi archeologici, dei padiglioni del museo, delle chiese principali e delle mura di fortificazione.
Il suo aspetto attuale deriva dalle possenti fortificazioni spagnole, fatte costruire intorno alla rocca da Carlo V verso il 1560, dopo l'attacco all'isola del pirata tunisino Kairedin Barbarossa, che nel 1544 aveva conquistato e distrutto la città, portando via come schiavi gran parte degli abitanti. Queste mura hanno rivestito il roccione fino alla sua base ed erano provviste in diversi punti da postazioni di artiglieria e cannoniere, ora chiuse da murature. Sul lato Nord le mura spagnole hanno inglobato le torri di età normanna (XII secolo) tra le quali è una torre-porta che costituiva l'ingresso antico dalla collina della Civita (Piazza Mazzini) al Castello. Ancora oggi questo rappresenta l'ingresso principale alla rocca.
Qui si può vedere, oltre le fortificazioni spagnole e normanne, una torre di età greca (IV secolo a.C.) in esse inserita, costruita con blocchi di pietra rossastra del Monte Rosa, ben squadrati, disposti in altezza su 23 filari. La strada di ingresso al Castello passa sotto un corridoio con volta a botte, dove si conserva una caditoia per la saracinesca di ferro che poteva essere calata a sbarrare il passaggio.
Dopo questa apertura doveva esistere una seconda porta chiusa da una stanga di legno. La strada prosegue quindi all'aperto, accanto al muro spagnolo con feritoie, e poi sotto un soffitto con arcate ogivali costruite nel 1800. Si accede finalmente al pianoro della rocca attraverso la porta spagnola del XV secolo, sopra la quale è dipinto uno stemma con un'aquila simbolo della famiglia dei Borboni.
Il Castello era sede fino al XVIII secolo della città. Se delle case sono rimasti visibili pochi resti, si conservano invece le chiese, in tutto cinque: la chiesa di S. Caterina all'ingresso (fine XVll-inizi XVIII sec.), usata come cucina nel periodo fascista, l' Addolorata (prima metà del XVI sec.) e l'Immacolata (prima metà del XVIII sec.) poco più avanti, la Cattedrale dedicata a S. Bartolomeo apostolo, al centro del pianoro, e infine la chiesa della Madonna delle Grazie (XVII secolo), nell'area del parco archeologico. La più antica è la Cattedrale, che fondata in età normanna nel XII secolo, è stata ricostruita dagli spagnoli nel XVI e XVII secolo dopo la distruzione del pirata Barbarossa . La facciata attuale fu realizzata nel 1861 insieme al campanile, non finito; della costruzione normanna della Cattedrale si può oggi visitare il chiostro dell'antico monastero, costruito con colonne e capitelli sia recuperati dalle case più antiche, soprattutto di età romana, sia di età medievale, decorati con figure di animali (colombe, leoni o animali fantastici) e motivi vegetali (fiori e frutti).
L'abitato con case dal XV al XVIII secolo si conservava ancora fino agli inizi del nostro secolo, nonostante le case fossero molto danneggiate.
Queste, infatti, una volta abbandonate dagli abitanti trasferitisi nella città nuova nella piana sottostante, erano state occupate dai "coatti", relegati nell'isola di Lipari prima dal governo borbonico, poi, dopo l'unità d'ltalia, dal governo italiano. Nei primi anni del '900, il Vescovo, per non passare attraverso le tristi case distrutte, creò una scalinata di accesso frontale alla Cattedrale, tagliando purtroppo un ampio tratto delle fortificazioni spagnole e distruggendo i resti degli insediamenti delle età più antiche.
Nel 1926, con l'arrivo dei confinati politici, il governo fascista distrusse quanto restava delle case antiche tra l'ingresso e la Cattedrale costruendo due casermoni, dei quali uno ospita oggi il Museo Classico.
Si conserva invece parte dei vecchi edifici nell'area oltre la Cattedrale. A sinistra l'attuale Sezione Preistorica era nel XVII secolo il Palazzo Vescovile eretto dal vescovo Vidal inglobando i resti dell'antico monastero normanno; a destra era un'abitazione del XV secolo, ora sezione Vulcanologica; in fondo era la casa "Acunto" del XVIII secolo, attuale sede della Biblioteca e centro dell'attività scientifica del Museo. L'estremità meridionale del Castello è stata sistemata a parco archeologico, dove sono, oltre alla chiesa della Madonna delle Grazie, anche alcuni padiglioni del campo di concentramento che ospitano ora i depositi del Museo ed i laboratori di restauro. Nel parco, inoltre, sono stati sistemati numerosi sarcofagi in pietra provenienti dalla necropoli greca e romana di Contrada Diana ed è stato costruito nel 1978 dal Comune di Lipari, proprio nell'area utilizzata durante il fascismo come cava di pietra, un teatro all'aperto sul modello degli antichi teatri greci, ora destinato nella stagione estiva a spettacoli di vario genere.
A partire dal 1950, allorché fu soppresso il campo di concentramento sul castello, cominciarono gli scavi archeologici condotti da Luigi Bernabò Brea e da Madeleine Cavalier nell'area adiacente la strada moderna. Lo scavo ha richiesto estrema perizia e attenzione, perché la parte superiore del terreno era piena di buche per cisterne o pozzi neri e dei resti delle abitazioni distrutte in epoca fascista.
Sono stati messi in luce dapprima i resti delle strade di un quartiere abitativo di età ellenistico-romana ovvero del II sec.a.C. mentre delle case si conserva parte dei muri perimetrali.
Quando nel 580 a.C. coloni provenienti da Rodi e da Cnido fondarono la città greca, stanziarono I'acropoli sul Castello. Degli edifici che furono costruiti sull'acropoli rimangono però poche testimonianze a causa della violenta . distruzione operata dai Romani nel 252-51 a.C.
Visibile è ancora una fossa votiva, nota come "Bothros di Eolo", profonda più di 7 metri e con un diametro di 3 metri, con la bocca coperta da un coperchio di pietra lavica sormontato da un leoncino, all'interno della quale venivano gettati oggetti di vario genere come vasi e statuette in terracotta, offerti ad Eolo dio dei venti e probabilmente ad altre divinità. Sotto il livello di età greca sono stati rinvenuti i resti di capanne relative a quattro abitati preistorici dell'età del Bronzo: dall'età del Bronzo antico, cui appartengono le capanne della cultura di Capo Graziano (XVII-XV sec. a.C.) all'età del Bronzo medio, con le capanne della cultura del Milazzese (XIV-XIII sec.a.C.), e del Bronzo tardo o finale, cui si riferiscono le capanne della cultura dell'Ausonio I e II (XIII-X sec.a.C.).
L'abitato dell'Ausonio II subì una violenta distruzione, a causa di un incendio provocato da popolazioni nemiche agli Ausoni, fra il X e il IX sec. a.C. (950-850 a.C.).  Dopo la distruzione del villaggio ausonio la rocca del Castello non fu più abitata fino ad età greca.
AI di sotto delle capanne dell'età del Bronzo saggi di scavo eseguiti in profondità hanno portato alla luce vari altri strati.
Questi materiali hanno permesso di conoscere gli insediamenti più antichi del Castello, dall'Eneolitico (età del Rame), attraverso le culture chiamate di Piano Conte e di Piano Quartara intorno alla metà del III millennio a.C., alla fase finale del Neolitico con la cultura di Diana, nel IV e agli inizi del III millennio a.C., e fino al Neolitico medio (IV millennio a.C.) quando si stabiliscono sul Castello genti che usano una raffinata ceramica dipinta con i motivi del meandro e della spirale, nello stile cosiddetto di Serra d'Alto, e ancor prima altre popolazioni che fabbricavano vasi in ceramica decorati con motivi a fasce o fiamme rosse contornate di nero sul fondo chiaro dell'argilla.