Será determinante la intervención del rey de Pamplona (Sancho III el Mayor), quien conquistará la zona y creará un sistema defensivo en la frontera. Es probable que en este tiempo se construyera el primer recinto, que estaría terminado alrededor del 1033 (Torre de la Reina, Torre del Homenaje y parte de la muralla), siendo posteriormente acondicionado y modificado por su hijo Ramiro I entre 1042-1050. Se caracteriza por el estilo lombardo de sus muros debido al empleo del sillarejo y la utilización de arcos doblados. Aunque las consideraciones más recientes dicen que las atribuciones a Sancho III han de ser retrasadas en el tiempo, en pleno reinado de Ramiro I. La etapa de mayor esplendor llegará con Sancho Ramírez en los últimos años del siglo XI cuando, tras un periodo bajo el dominio musulmán, consigue recuperar la fortaleza. Bajo su reinado se realizarán ampliaciones que dan lugar a la configuración actual. Se convirtió así en un edificio de carácter militar, en una sede política y en un centro religioso cuando se instalaron las dependencias de un monasterio. La estética de este momento ya sería plenamente románica, tal y como veremos en su iglesia o en los acabados de los muros, debido a la llegada de las influencias de Cluny y al abandono de la liturgia hispanovisigoda.