Le château fort de Trémazan à Landunvez était le chef-lieu du fief des du Chastel, famille de la noblesse mentionnée dès le milieu du 13e siècle et dont plusieurs membres se sont illustrés au service des ducs de Bretagne et des rois de France. Le château de Trémazan est mentionné en 1351 alors que Bernard du Chastel en est le propriétaire. La chapelle seigneuriale Notre-Dame, érigée en collégiale en 1518 se trouve au lieu-dit Kersaint, également siège de la juridiction de justice (haute et moyenne).

Le donjon du château est vraisemblablement datable de la première moitié du 14e siècle, vers 1315-1350 (le commanditaire serait alors Bernard du Chastel ou son fils Tanguy). La première enceinte fortifiée est construite peu de temps après le donjon et abrite des bâtiments à usage résidentiel. La seconde enceinte fortifiée - faisant basse-cour - est datable du 15e siècle. Le colombier est datable du 16e siècle.

Délaissé dans la seconde moitié du 16e siècle, alors que s’éteignent les derniers seigneurs de Trémazan, le château fort est abandonné et sert de carrière de pierre aux 17e et 18e siècles. Il est vendu comme bien national à la Révolution. Le cadastre parcellaire de 1844 figure le château fort composé de ses deux enceintes fortifiées, la ferme implantée dans la deuxième enceinte fortifiée, un four à pain et un colombier et mentionne le toponyme "Le Castel" (le château en breton).

Le donjon aurait été touché par la foudre au 19e siècle.

Le château de Trémazan est inscrit au titre des Monuments historiques dès 1926.

Des fouilles de sauvetage ont été dirigées en 1978 par Gildas Durand qui dresse à cette occasion un relevé précis du château. Alors qu’une nouvelle partie du donjon s’est effondrée durant l’hiver 1995, l’association "SOS Château de Trémazan" est créée en mars 1995. Le donjon et la première enceinte fortifiée ont été acquis par la commune de Landunvez en 1998 et des travaux de consolidation du donjon sont entrepris en 2000.

Un colloque pluridisciplinaire - co-organisé par le Centre de Recherche Bretonne et Celtique et l’association "SOS Château de Trémazan" - a été consacré au château de Trémazan en juin 2004 à Brest. Il a permis de partager et d'améliorer les connaissances sur ce château fort du Léon.