Il reste peu de trace aujourd'hui de l'édifice du temps des comtes de Champagne, avec son donjon, son église, son cimetière, ses remises, ses écuries, ses fours, ses magasins, ses moulins, sans oublier le curieux « puits de l'Abîme », les souterrains et les tours.
Au centre était le donjon construit au VIII siècle par Charles Martel pour le roi Thierry IV, petit fils de Dagobert III.
Au XII siècle furent construites quinze tours dont les principales furent la tour du Roi (ainsi nommée parce qu'au X siècle le roi de France Charles le Simple y fut enfermé pendant quatre ans par Hugues de Vermandois, alors seigneur de la ville), puis la tour rouge (parce que la voûte était lambrissée de briques rouges) et la tour de Bouillon (la famille de Bouillon ayant gouverné la ville pendant près de deux cents ans). Les tours étaient espacées l'une de l'autre d'environ cinquante mètres.
On accédait au château par la porte Saint-Pierre, terminée à la fin du XIV siècle. Contrairement à la croyance populaire et à la plaque commémorative y figurant, Jeanne d'Arc revenant de Reims en compagnie de Charles VII après son sacre en 1429, ne passa pas sous cette porte. En réalité, Jeanne d'Arc est arrivée par la porte Sud de la ville et est ressortie par la porte Nord. Elle devait chasser les Anglais qui occupèrent Château-Thierry pendant huit ans, de 1421 à 1429).
À l'époque, Château-Thierry possédait 4 portes. Aujourd'hui, il ne reste plus que la porte Saint-Pierre.
Puis, passant sous une arcade ogivale (détruite en 1845) on atteignait la porte Saint-Jean (qui date du XIV siècle).
Dans l'enceinte du château on trouvait successivement l'église Notre-Dame du château, datant du XIII siècle, puis la galerie construite au XVI siècle située légèrement en retrait de la tour de Bouillon et de la tour du Roi. C'était là que logea le roi Louis XIII lorsqu'il vint résider à Château-Thierry de 1631 à 1635. Richelieu s'était fait construire une maison à l'autre extrémité.
Au Moyen Âge, le château ne comprenait pas moins de 2 000 hommes d'armes.
Le château dispose de cuisines monumentales datant de la fin du Moyen Âge, révélées par des fouilles archéologiques.