Il castello “nuovo” di Duino fu edificato nella seconda metà del Trecento a est della primitiva fortificazione duinate, forse nel sito di una preesistente struttura di epoca romana. Come nota il Pichler (1882, p. 84) “i Duinati sullo scorcio del secolo XIV e i Walsee sui primordi del XV cominciarono a munirsi intorno alla torre romana, terminando ad abbandonare un po’ alla volta la sede primitiva, i due castelli si distinsero per lungo tempo col nome di castel vecchio o basso e di castel nuovo od alto. La prima distinzione fra l’uno e l’altro trovasi nel 1363, sotto Ugone VI di Duino, in un convegno fra lui e un certo Leonardo Vrass (...). Suo figlio Giovanni rinnovava nel 1385 il componimento con Ugone di Duino, rinunciando a tutte le pretensioni del padre e sue sulla rôcca inferiore di Duino, sulle saline, sui magazzini del sale, sugli ulivi e sopra una casa esistente da presso. (...)”. Alla prima fase edificatoria del castello “nuovo”, è riconducibile il mastio centrale in dadi di calcare. Il Pichler (1882, p. 95) riteneva la torre “due volte millenaria, come apparisce non pure dalla pietra squadrata della medesima e dal suo cemento, ridotto al presente più duro della selce, ma dalla lapide in marmo dedicata al divo Diocleziano, rinvenutavi da presso alcuni anni fa, e da alcune memorie rimaste (...)”. In realtà, come sottolineato da G. Cuscito (1976, p. 60), l’epigrafe di Diocleziano del 286 (I.I., X, 4, 330) a cui fa riferimento il Pichler è stata rinvenuta erratica presso la torre e non ha quindi nessun legame diretto con la struttura, neppure come eventuale elemento architettonico di reimpiego. Attorno alla torre, in fasi successive, si sviluppò il castello attuale.
Il primo nucleo del complesso del Castello di Duino è la torre-mastio risalente alla prima fase costruttiva, collocabile nell'ambito del Trecento sulla base delle fonti scritte. Alcuni ritengono sia sorta su una struttura di epoca romana sulla base del rinvenimento di materiale epigrafico databile a quell'epoca avvenuto in occasione di lavori di consolidamento; tuttavia è probabile che le epigrafi non provengano dal sito dove poi sorse il castello, bensì da altri siti dell'area circostante, primo fra tutti quello relativo all'antico luogo di culto presso le risorgive del Timavo. Va segnalato che un limitato sondaggio di scavo, eseguito negli anni Ottanta, all'interno della cinta settentrionale (la più esterna) del castello, ha restituito tracce di un insediamento romano di I sec. a.C. - inizi I sec. d.C. sorto senza apparente soluzione di continuità con un abitato protostorico risalente al Bronzo Finale.
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