بنای باشکوه این قلعه مربوط به دوره ساسانیان می شود، زمانی به عنوان زندان برای اسرای رومی استفاده شد و در قرن چهارم نیز به عنوان مقر حکومت انتخاب گردید، پس از آن تبدیل به خزانه داری حاکم لرستان شد و به خاطر معماری زیبا جزو شاهکارهای مهندسی و معماری دنیا شناخته شده است. بلندترین دیوار در این قلعه ۳۳ متر است و پلان هشت ضلعی نامنظمی دارد. قلعه فلک الافلاک در زمان قاجار بازسازی شد و در دوران پهلوی نیز به عنوان پادگان نظامی و زندان سیاسی استفاده می شد. سر انجام در سال ۱۳۴۹ قلعه فلک الافلاک در آثار ملی ایران به ثبت رسید و تبدیل به موزه ای باارزش شد. در سال های اخیر نیز نمای بیرونی و داخلی قلعه بازسازی شده اند و موزه های باستان شناسی، مردم شناسی، آزمایشگاه مرمت اشیا و چایخانه سنتی راه اندازی شده است. قلعه فلک الافلک در طول زمان نام های گوناگونی مانند دژ شاپورخواست، قلعه خرم آباد، کاخ اتابکان، دوازده برجی داشته است اما از زمان قاجار به بعد نام فلک الافلاک به خود گرفته است.
