Die Burgruine bildet mit der Pfarrkirche, der Martinskapelle (ehem. Karner) und dem Wehrturm eine das Ortsbild beherrschende Burg-Kirchen-Anlage.
Der Vorgängerbau der späteren Burg wurde bereits um 1000 errichtet (Bereich der heutigen Pfarrkirche, Sockel in der Unterkirche freigelegt). Unter den seit ca. 1140 nachweisbaren Perchtoldsdorfern, ein babenbergisches Ministerialengesclhecht, erfolgte bis ca. 1170/80 ein erster Ausbau mit Bergfried (heutiger Süd-Turm), festem Haus und einem zweiten Burghof. Die Burgkapelle (Marienkapelle) wird 1217 urkundlich als Pfarre genannt. Aufgrund der Konflikte Ottos I. von Perchtoldsdorf mit Herzog Friedrich II. wurde die Burg von diesem gebrochen und teilweise bis auf die Grundmauern abgetragen. Die danach wieder aufgebaute Burg wurde möglicherweise Ende des 13. Jahrhunderts durch Herzog Albrecht I. erneut gebrochen (nicht gesichert).
Wohl ab 1330 erfolgte unter Herzog Albrecht II. ein Ausbau bzw. ein Wiederaufbau. Bis in das 16. Jahrhundert lassen sich drei Bauphasen  ablesen. Im 14. Jahrhundert entstand ein bemerkenswerter Quaderbau mit einem Wachturm. Im 15. Jahrhundert wurde das Obergeschoß mit Bruchsteinmauerwerk erweitert; in den Fensternischen dieses Bauteiles finden sich Sitzbänke. In einer dritten Bauphase wurde im 16. Jahrhundert ein - heute zerstörtes - weiteres Obergeschoß mit Pecherkern aufgemauert. Ab 1497 wurde die Anlage in eine Kirchenfestung umgebaut und die Ringmauer mit Dreiviertelrundtürmen bestückt.
Die Martinskapelle ist ein ehemaliger spätgotischer Karner südlich der Kirche. Der 1455 genannte Karner wurde 1512 von Meister Georg aus Wien neu erbaut (urk. Grundsteinlegung) und ist durch einen Wehrgang mit der Burg verbunden. Der rechteckige Raum mit Netzrippengewölbe, Strebepfeilern und Maßwerkfenstern wurde 1953 zu einer Kriegergedächtniskapelle adaptiert.
Zum markanten Wahrzeichen des Marktes wurde der spätgotische Wehrturm, der größte erhaltene Wehrturm Österreichs. Er ist ein bemerkenswertes Beispiel eines in die Wehrmauer eingebundenen, freistehenden Wachtturms. Er wurde ab 1450 mit Unterbrechungen urkundlich 1521 fertig gestellt. In seinen beträchtlichen Ausmaßen (12,5 m Seitenlänge, 45 m Höhe bis zum Hauptgesims) wurde er als fester Quaderbau mit sechs Geschoßen erbaut. Im Untergeschoß befindet sich die Brunnenstube, im ersten Obergeschoß eine Kapelle mit Sternrippengewölbe. Das oberste Stockwerk ist als hohes Türmergeschoß mit ringsum laufendem Steingeländer ausgebaut. 
Die mehrmals verwüstete Burg ist seit der letzten Zerstörung durch die Osmanen 1683 eine Ruine. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde die Burg revitalisiert und teilweise zu einem Veranstaltungszentrum umgebaut (Palas, Wohntrakt). Der Wehrturm beherbergt das ortsgeschichtliche Museum. Im Sommer ist das Burgareal ein stimmungsvolles Ambiente der Perchtoldsdorfer Sommerspiele.