El Castillo de Peñafiel se ubica en lo alto de un espigón que separa los valles del Duero y del Duratón y que domina visualmente siete valles lo que le confiere por su localización y volumen una presencia muy singular dentro del paisaje. Por su situación estratégica las vistas del entorno desde el Castillo son panorámicas y de gran belleza por sus amplias perspectivas.

La forma alargada de su planta sigue la dirección Norte - Sur y tiene una longitud de aproximadamente 210 metros; su anchura es de 20 metros y termina hacia el Norte formando un ángulo agudo. La primera cortina de murallas de vigorosa y recia estructura pertenece a la época más antigua de su construcción; este primer recinto de murallas tiene una sola puerta, situada en el flanco oriental y protegida por dos torres laterales.

El segundo recinto de murallas presenta gruesos muros, separados cada diez o quince metros por cubos y torres de planta circular que se corresponden en ambas fachadas; igualmente aparecen cubos en los ángulos y en el centro de la pequeña fachada que da al Sur. Las torres que jalonan la muralla sobresalen en altura por encima de las almenas; todas las almenas tienen escaleras que permiten el acceso a las líneas superiores defensivas.

Situada con una ligera orientación Norte está la Torre del Homenaje, que a su vez tenía su propio recinto de muros desde los que se pasaba a la Torre por un puente levadizo hoy desaparecido. Su estructura posee una planta de 20 metros de largo por 14 metros de ancho, llegando a tener sus muros 3,5 metros de espesor. Su altura es de 34 metros levantándose por encima del resto del Castillo. Está flanqueada por ocho pequeñas torres en los ángulos y en el centro de sus cuatro lados. Sobre los frentes de la Torre se aprecian repetidas veces es escudo de la familia Girón.

El espacio interior de la Torre está dividido en tres pisos, dos cubiertos con bóveda y el intermedio con una estructura de madera. Sobre la bóveda de cañón del piso superior se asienta la azotea del Castillo, cerrada por parapetos y almenas, desde la que se aprecia un amplísimo panorama que permitía el control del conjunto de valles y territorios vecinos.