Historiker gehen von der Errichtung eines Vorgängerbaus schon im 10. Jahrhundert aus. Die nahe des Rheinsteigs gelegene Ruine diente zwischen 1105 und 1125 als Aufbewahrungsort der Reichskleinodien. Diese Herrschaftsinsignien des Heiligen Römischen Reiches - unter anderem Krone, Reichsapfel und Heilige Lanze - wurden 1125 schließlich auf die Burg Trifels überführt. Weiterhin ist die Burg Hammerstein Schauplatz der Sage um die - historisch fundierte - Heirat Ottos I. und Irmingard von Verduns: Da Otto und Irmingard im vierten Grad miteinander verwandt waren, wurde auf Drängen Erkanbalds, Erzbischof von Mainz, Einspruch gegen die Ehe erhoben - woraufhin das Paar 1018 in Nijmegen wegen Inzest exkommuniziert wurde.