Gréolières, dont le nom est cité depuis 1038, n'est encore en 1047 qu'une villa, voisine du castrum de Moyone, dans le patrimoine des vicomtes de Nice. Mais dès 1070, un membre de cette famille en porte le nom et ses héritiers sont mentionnés jusque dans le courant du XIIe siècle.
A cette époque, le château existe donc ; il est mentionné explicitement en 1079. On peut se demander si cette première forteresse occupait le site de Hautes ou de Basses Gréolières ; il a été montré qu'il s'agit de Basses Gréolières.
En lutte contre l'aristocratie de Provence orientale, à laquelle appartient la famille des vicomtes de Nice, le comte de Provence assiège le château de Gréolières puis s'en empare, vers 1230 ; c'est à cette occasion qu'est construit le château de Hautes Gréolières. Il le donne ensuite, en 1235, à Romée de Villeneuve. Le château reste entre les mains des descendants de celui-ci, les seigneurs de Vence, jusqu'à la Révolution.
Une fouille archéologique a montré que le site a été profondément remanié vers la fin du XIVe siècle. Ceci est à mettre en relation avec les troubles qui agitent alors la Provence orientale et qui sont d'abord liés à la Guerre de Cent Ans, puis à la succession de la reine Jeanne. Mais durant cette même période plusieurs actes sont signés dans ce château par les Villeneuve, par ailleurs seigneurs de Vence, qui semblent donc y résider assez régulièrement 1376, 1386, 1449. Quelle que soit l'origine des travaux, résidence seigneuriale ou opérations militaires, c'est de cette époque que date l'essentiel de la construction assisée avec meurtrières et fruit à la base des murs.
Nous savons qu'en 1570 l'un des barons de Vence, Claude de Villeneuve, est protestant. En 1592 l'évêque de Vence, Guillaume Le Blanc, écrit au fils de ce dernier, Scipion de Villeneuve, qui s'est réfugié à Gréolières, pour l'engager à rentrer dans le sein de l'Eglise catholique. Quelle que soit, une fois de plus, l'origine des travaux, résidence seigneuriale ou opérations militaires liées aux Guerres de Religion, c'est de cette époque que date l'essentiel des remaniements modernes. Les derniers travaux antérieurs à la Révolution, en 1712, semblent de moindre portée.
