El castillo de Palazuelos fue mandado construir por el Marqués de Santillana y su estilo recuerda mucho al de Manzanares el Real (atribuyéndose su obra a Juan Guas, autor de éste y de otros castillos de los Mendoza). La fábrica del castillo se alza inserta en la muralla, en su costado noreste. Le rodea una barbacana baja a la que se accede desde la villa por una puerta que tuvo puente levadizo. El recinto interior tiene un paseo de ronda con torres en los ángulos y gran torre del homenaje adosada al muro del poniente. En la actualidad es una propiedad privada, la Torre del Homenaje ha sido reconvertida en vivienda particular y se siguen realizando distintos trabajos de restauración. No admite visitas.
El 15 de junio de 1951, se declara monumento Histórico-Artístico al Castillo y Murallas de la Villa de Palazuelos, reconociéndose así su interés nacional. Esta declaración fue completada con la de Bien de Interés Cultural por decreto, 19/2002 de 22 de enero de dicho año, de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha.
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