Bald nach der Übereignung des Königshofes zu Koblenz im Jahr 1018 erwarb der Trierer Erzbischof auf der anderen Rheinseite um 1120 auch die Burg Ehrenbreitstein, die der konradinische Edelherr Erembert (Ehrenbert, Ehrenbrecht) um das Jahr 1000 errichtet hatte. Erzbischof Hillin (1152-1169) baute die Burg ab 1160 weiter aus und errichtete zusätzlich auf dem südlich vorgelagerten Felsen die Burg Helfenstein. Die Burghut übertrug er einer Ministerialenfamilie, die sich fortan nach ihrem Dienstsitz nannte. Die Helfensteiner stiegen bis ins 16. Jahrhundert zu einem der mächtigen und angesehenen Dienstmannengeschlecht des Trierer Erzstiftes auf. Im Laufe der Jahrhunderte wurde der Ehrenbreitstein ständig ausgebaut und den sich wandelnden fortifikatorischen Notwendigkeiten baulich angepasst. Die als uneinnehmbar geltende Festung, die sich ursprünglich nur über den südlichen "niederen" Schlossplatz erstreckte, wurde seit Anfang des 16. Jahrhunderts unter Kurfürst Richard von Greiffenclau (1511-1531) auch über die nördlich anschließende Hochfläche ausgeweitet und zu einer mächtigen Festungsanlage ausgebaut. Der Kurfürst ließ 1524 die neun Tonnen schwere Kanone "Vogel Greif" in Frankfurt gießen und auf dem Ehrenbreitstein aufstellen. Schließlich nahm die Festungsanlage den gesamten Bergrücken ein. Die sog. Schönbornwerke lagen sogar noch weiter außerhalb.
Um 1600 errichtet der Festungsbaumeister Maximilian und Johann Pasqualuini eine Bastion vor der Festung. Im Schutz dieser Festung ließ Erzbischof Philip Christoph von Sötern (1626-1629) Schloss Philippsburg errichten.
In der nördlich Vorburg war im 14. Jahrhundert eine kleine Siedlung entstanden, die später aber wieder aufgeben wurde.
Im Mittelalter diente der Ehrenbreitstein den Erzbischöfen häufig als Residenz und als Aufbewahrungsort der kostbaren Reliquien des Erzbistums. Zwischen 1380 und 1422 wurde das Haupt des hl. Mathias und von 1657 - 1794 der Hl. Rock im festen Gewölbe des Zeughauses aufbewahrt., auch das erzbischöfliche Archiv befand sich hinter den sicheren Mauern der Festungsanlage.
Seit 1951 beherbergt die Festung eine Jugendherberge und das Landesmuseum.