Zakladatelem hradu byl Zdeslav, syn prácheňského purkrabího Diviše z Divišova a jeden z předních šlechticů na dvoře Přemysla Otakara II. Někdy v letech 1235 - 1241 nechal Zdeslav zbudovat nedaleko rodové vsi Divišova nový hrad, který nazval Šternberk. Po roce 1253 získal Zdeslav za své služby panovníkovi statky i na Moravě, kde pak založil hrad, který nazval Moravský Šternberk. Ve stavbě hradu na Sázavě pokračoval Zdeslavův syn Jaroslav, nejvyšší maršálek. V erbu nového rodu se ocitla osmicípá hvězda.

Původní raně gotický hrad byl malý, neboť pro jeho stavbu byl vybrán úzký skalní hřeben nad Sázavou obtékaný z druhé strany Brtnickým potokem. Na této západní straně hřebene byla také zbudována přístupová cesta s bránou, kterou chránila vysoká okrouhlá věž s břitem. Z malého předhradí byl samotný hrad přístupný již jen po schodišti a padacím můstku. Na opačné straně staveniště sice nebyla brána ani předhradí, ale hrad byl z této strany ohrožen stoupajícím vrcholem hřebene. Proto zde byl vyhlouben široký příkop a nad ním byla přes celou šířku parcely postavena mohutná obytná věž, jejíž čelo obrácené proti stoupajícímu hřebeni bylo tvořeno 5 m silnou štítovou zdí, v přízemí doposud dochovanou, která byla ve své době jedinou stavbou svého druhu u nás. Tyto dva opevněné body chránily samotnou obytnou část hradu rozkládající se mezi nimi, přímo nad strmým svahem stoupajícím od Sázavy. V pokročilém 13. století byla v paláci zřízena kaple, která je nejstarší kaplí na šlechtickém hradě u nás. Dodnes je její polygonální závěr patrný ve hmotě paláce nad řekou. Dochoval se z ní umělecky hodnotný tympanon, později druhotně osazený nad portál kaple zřízené v 19. století v jižní okrouhlé věži na terase před jižním průčelím hradu.

Důmyslný obranný systém hradu byl v průběhu staletí zdokonalován. K výrazné úpravě došlo zejména po roce 1467, kdy byl Český Šternberk po dlouhém obléhání dobyt a pobořen vojsky Jiřího z Poděbrad. Tehdejší majitel, Petr Konopišťský ze Šternberka, se totiž v tzv. Zelenohorské jednotě  postavil proti králi. Obnova Šternberka proběhla na přelomu 15. a 16. století v pozdně gotickém stylu. Hrad byl rozšířen, vstup byl přesunut a zároveň bylo vylepšeno opevnění. Z této doby se například zachovala, a to plné výši, mohutná zděná bateriová bašta s břitem a samostatným opevněním, která byla vysunuta daleko před jižní průčelí hradu na hranu hřebenu stoupajícího od hradu směrem na jih. Snad ze stejného období pochází i okrouhlá věž stojící dnes na terase před jižní štítovou zdí.

Po polovině 17. století proběhla další přestavba, tentokrát v barokním stylu. Týkala se především interiérů, které byly vyzdobeny štukaturou a malbami. Dodnes se dochovala pozoruhodná štuková výzdoba hlavního Rytířského sálu, jejímž autorem je italský štukatér Carlo Brentano. V 18. století byla na protějším břehu Sázavy zřízena okrasná zahrada s letohrádkem, který byl však později proměněn na hotel. V průběhu 19. a počátkem 20. století bylo provedeno několik drobnějších stavebních úprav, které hradu daly dnešní podobu. Po únoru 1948 přešel Český Šternberk do majetku státu. V roce 1992 byl v restituci navrácen panu Zdeňku Sternbergovi, který hrad sice využívá jako své trvalé sídlo, ale zároveň se rozhodl ponechat ho přístupný veřejnosti. Jedná se o potomka zakladatele hradu.

Expozice představuje návštěvníkům nejen historické interiéry vybavené dobovým nábytkem a zdobené štukami, ale také rozsáhlé sbírky barokních mědirytin, grafických listů, stříbrných miniatur, loveckých zbraní a trofejí a rodových portrétů Sternbergů.