La forteresse est située au sommet d’un massif rocheux qui sépare les cours d’eau de l’Abión et de l’Ucero, et est séparée par un col des landes qui bordent les vallées du Douro au sud.

La ville d’Osma est mentionnée dans des documents datant de 912 et, bien que l’on puisse penser à un repeuplement des ruines de la ville romaine d’Uxama, il existe des preuves de l’existence de structures sur la colline où se dresse aujourd’hui le château, qui permettent de situer cette première colonie à cet endroit.

Vers 933, lors de la première défaite des troupes califales à Osma, ou en 934, lorsque Ramiro II de León et le comte Fernán González se réfugièrent dans le château (on ne sait pas avec certitude s’il s’agissait de celui-ci ou de celui de Gormaz), le Léonais devait être en train de construire la majeure partie de la forteresse que nous voyons aujourd’hui. L’importance stratégique du château d’Osma s’accroît considérablement après la défaite musulmane de 939, dans le prolongement de la bataille de Simancas, au sud de Gormaz. Le califat réagit dans les années suivantes en reprenant Gormaz et en la fortifiant. Ainsi, pendant cinquante ans (entre 934 et 989), le château d’Osma fut la principale défense des portes du royaume de León sur ce tronçon du Douro et sans aucun doute le château chrétien le plus exposé aux attaques du redoutable ennemi musulman.

L’ouvrage de Ramiro II de León s’adossait aux tours précédentes et était construit en maçonnerie épaisse, avec une grande abondance de pierres romaines et de superbes pierres de taille sculptées, portant des marques de taille aux angles, aux portes et aux meurtrières. Le château haut comptait quatre tours (les deux préexistantes et les deux nouvelles, dont l’une était pentagonale et creuse) ainsi que deux portes, au nord et au sud, qui permettaient de descendre vers les rivières Abión et Ucero.

Cinquante ans de résistance face au califat et à la formidable forteresse de Gormaz, c’est long, mais au final, Almanzor restait Almanzor, et Osma tomba entre ses mains en 989. En 994, San Esteban et Clunia tombent, et l’année suivante, le comte castillan Garci Fernández perdra la tête à Alcozar.

Le célèbre général originaire d’Algésiras repeupla la ville avec des Arabes et renforça le château d’Osma ; une partie du revêtement extérieur de la tour qui fait face à Uxama pourrait être de son fait. La ville resta aux mains du califat jusqu’en 1011, date à laquelle elle repassa aux mains des chrétiens.