El Castillo de los Mendoza (s. XIV-XV) está situado en el extremo sureste del recinto. Su arquitectura en ladrillo y mampostería evidencian una arquitectura mudéjar.
Tiene forma casi cuadrada y estaba fortificada por siete torres, todas con una estructura diferente, siendo una de ellas de planta pentagonal. En las torres se aprecian vanos rematados por arcos de medio punto, por aproximación de hiladas y en herradura.
Fue residencia del Marqués de Santillana y su familia, futuros duques del Infantado. En él residió la reina Juana de Portugal y su hija Juana la Beltraneja. Además ha acogido a los reyes Juan II y Felipe III, asiduos invitados de los Mendoza.
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