Der Bau der Burg Neu-Katzenelnbogen wurde vor 1371 (Weihe der Burgkapelle) durch Graf Wilhelm II. von Katzenelnbogen begonnen und wenig später fertiggestellt. Ihren Namen hat die Burg, weil Wilhelm die Errichtung der benachbarten trierischen Burg Deuernburg über Wellmich mit der Bemerkung kommentiert haben soll, seine Katz werde diese Maus ohne große Mühe schnappen und ihr den Garaus machen. So hatte denn auch gleich die andere Burg ihren (Spitz-) Namen weg und auch dort geriet der ursprüngliche Name fast in Vergessenheit.

Burg Katz diente zunächst als Zollburg und als Schutz des Ortes St. Goarshausen, mit dem sie durch eine Mauer verbunden war. Gleichzeitig sollte Burg Katz die Verbindung zum katzenelnbogischen Hinterland absichern. Schließlich hat sie zusammen mit der gegenüberliegenden Burg Rheinfels die Aufgabe, die territorialpolitischen Aktivitäten der Trierer Erzbischöfe und der Pfalzgrafen (Herzogenstein; Sauerburg) abwehren. Graf Johann von Katzenelnbogen ließ die Burg Katz im Jahr 1395 weiter ausbauen.

Nach dem Aussterben des Grafengeschlechts Katzenelnbogen gelangte sie im Jahre 1479 durch Erbschaft in den Besitz der Landgrafen von Hessen. Zusammen mit den benachbarten Burgen Rheinfels und Reichenberg entstand hier ein mächtiger Befestigungsgürtel.

Burg Katz wurde wie Burg Rheinfels – wohl im Zuge der ständigen Kämpfe während des Dreißigjährigen Krieges (1618-1648) zur Festung ausgebaut. Kasematten- und bastionsartige Bauten entstanden. Damals konnte die Burg von der Höhe aus (Patersberg) wirkungsvoll von Geschützen getroffen werden. Bei einem solchen Angriff wurde 1626 das oberste Stockwerk des Bergfrieds zerschossen.

Aufgrund von Streitigkeiten zwischen den Häusern Hessen-Kassel und Hessen-Darmstadt im 17. Jahrhundert wurde die Burg Katz mehrfach belagert, auch französische Truppen haben die Burg in jenem Jahrhundert angegriffen (1626, 1647, 1693, 1702). Die Zerstörungen wurden aber immer wieder beseitigt.

Burg Katz blieb bis zum Jahr 1806 in hessischem Besitz, wurde dann aber 1806 als eine der letzten Burgen am Rhein auf Napoleons Befehl durch ein französisches Pionierkommando gesprengt.

Nach einigen Besitzerwechseln wurde die Ruine der Burg Katz erst ein Jahrhundert später (1896 bis 1898) durch den Landrat Ferdinand Berg mit Unterstützung der Architekten Schreiterer und Below als Wohnburg des damaligen St. Goarshäuser Landrates Ferdinand Berg in mittelalterlichem Stil wieder aufgebaut.

Im Jahr 1989 kam die Burg in japanischen Privatbesitz und ist heute Hotel. Eine Besichtigung des Burginneren ist daher nicht möglich.