Das Castle wurde um 1390 von Robert Stewart, 1. Duke of Albany vermutlich anstelle einer älteren Befestigung errichtet. Im 15. und 16. Jahrhundert diente sie den schottischen Monarchen, darunter Maria Stuart, als Landsitz und Jagdschloss. Bei ihrem zweiten Aufstand 1745 nutzten sie die Jakobiten als Gefängnis. Im 19. Jahrhundert wurde die Burg aufwendig restauriert.
Die Burg ist bekannt als Kulisse für den Kinofilm Die Ritter der Kokosnuß der englischen Komikertruppe Monty Python, in dem sie in mehreren Szenen als Camelot, Schloss Dosenschreck („Castle Anthrax“) und Sumpfschloss („Swamp Castle“) Ort der Handlung ist, sowie für den Spielfilm Jabberwocky von Terry Gilliam.
Zudem fanden hier Dreharbeiten für die US-amerikanische Fantasy-Fernsehserie Game of Thrones statt.
Für die Verfilmung des Romans Feuer und Stein von Diana Gabaldon in der Fernsehserie Outlander wurde ebenfalls teilweise auf Doune Castle gedreht. Das Gebäude repräsentiert darin die Roman-Burg Leoch