El castillo de Novales ocupa un altozano, situado en la parte más elevada de la localidad, formando conjunto arquitectónico con la iglesia parroquial, de la que le separa un pasillo sin salida. Esta fortaleza, que conserva su recinto amurallado, fue construida en diferentes fases (siglos XII-XVI) y se encuentra muy transformada desde su origen medieval.

La planta del conjunto es poligonal irregular y las diversas construcciones de la fortaleza se adaptaron al basamento de arenisca. La entrada se encuentra en el muro norte y se accede al interior del castillo a través de puerta en arco de medio punto con escudo en la clave. En el interior de las murallas, en torno al patio de armas central, encontramos un aljibe, un pozo, un cubo de planta cuadrangular en el lienzo oeste, un gran edificio con una sala rectangular en el semisótano situado en el paramento este y los restos de otro edificio en el lado sur.

El alargado edificio situado en el lado este conserva en la parte inferior una sala subterránea abovedada, a la que se accede desde el patio de armas a través de dos tramos de escaleras. La base de la alargada sala se excavó directamente en la roca arenisca hasta la mitad de su altura, mide aproximadamente 29 m de largo por 6,50 m de ancho y el primer tramo se cubre con bóveda de cañón de sillares bien escuadrados. En la base de la bóveda del lado oriental se abrieron cinco ventanas, cuatro al este y una al sur, con derrame interno, aspilleradas al exterior y en arco de medio punto al interior. A la altura de la caja de escaleras la sala traza un ángulo dando paso a una segunda zona dividida en tres tramos mediante arcos fajones que debieron sustentar una bóveda que finalmente se sustituyó por una techumbre plana de madera.

Los hallazgos durante unas excavaciones en el año 2007 para la limpieza del semisótano del extremo norte de la nave mostraron los restos del arranque o de la base de una posible torre de planta rectangular de reducidas dimensiones, adosada al lienzo norte de la muralla, junto al actual acceso y construida con anterioridad a la gran nave abovedada. Esta posible torre del homenaje de la esquina noreste levantada sobre el macizo rocoso sería la primera edificación defensiva del conjunto del castillo de Novales. También fueron sacados a la luz los restos de un depósito de almacenamiento o un aljibe a juzgar por los canales de conducción superiores e inferiores y otros elementos de evacuación.

En los siglos XVI-XVII se debió construir el inmueble que ocupa la planta sobre la sala medieval. Debió constituir la casa palacio de la fortificación a juzgar por la composición y el tratamiento de su fachada exterior parcialmente conservada.

El aljibe que se encuentra en el extremo norte del patio de armas, junto al acceso del recinto y adosado al pie del talud rocoso, también sería una construcción de época medieval. Es un hueco de planta rectangular (4,20 x 2,40 m)  revestido de sillares que conserva aún el arranque de su bóveda de cierre. Su interior está revestido con capa de mortero base y acabado impermeabilizante de color rojizo.

El castillo original fue profundamente reformado en el siglo XV. Entre este momento y el siglo XVI el recinto debió configurarse tal como lo vemos actualmente. A este momento correspondería la construcción del muro norte donde se encuentra la puerta de acceso. El paramento es en talud muy acusado, compuesto por sillares dispuestos a soga y tizón, algunos de ellos almohadillados y muchos presentando unas estrías verticales.

El cubo situado en el ángulo del muro oeste probablemente fuera construido en la Baja Edad Media sobre un basamento de sillares de cronología andalusí. Su piso bajo es ciego y los superiores, que tendrían forjado de madera apoyado en tres pares de ménsulas, abrían aspilleras al oeste y al norte.

La edificación del muro sur (siglos XVI-XVII) debió tener el mismo aspecto exterior que la del este aunque sufriría muchas modificaciones. Los restos de edificaciones fueron demolidos en los inicios de la década de 1980. En la actualidad se conservan los muros perimetrales del semisótano y las cinco arcadas de medio punto de contención interior para nivelación del patio de armas.

El pozo tiene una sección circular de 27 m de profundidad y un diámetro de boca de 1 m. Fue excavado entre bancadas de roca arenisca alternadas con gruesos de salagón y sus paredes revestidas con sillares de 60 x 40 cm de espesor. Se encuentra en perfecto estado de conservación en todo su desarrollo. Estaba adosado a una edificación que fue demolida de la que se conserva una columna de piedra decorada.