Als Erbauer der Burg in Heidesheim gilt Hardegen von Winternheim, der im Jahr 1209 als Inhaber dieser von Wassergräben umflossenen Turmburg Windeck genannt wird. Er hat für den Bau seiner Burg widerrechtlich ein Grundstück des Klosters Eberbach benutzt. Der Mainzer Erzbischof schlichtete den Streit und zwang Herdegen, dem Kloster zum Ausgleich einen Weinberg aus seinem Privatbesitz abzutreten.
Ob Burg Windeck 1329 in den Kampf Erzbischof Balduins von Trier mit der Stadt Mainz verwickelt war, ist nicht überliefert.
Im 13. und 14. Jahrhundert nannten sich die Herren von Winternheim nach ihrer Burg Winterau (Winterawe). 1385 erlosch die männliche Linie der Ritter von Winterau und das Kloster Altmünster schenkte im Jahr 1414 seinen Heidesheimer Besitz zusammen mit der Burg Windeck dem Mainzer Erzstift.
Im Jahr 1652 verpachtete deer Mainzer Erzbischof die Burg samt Zubehör den Herren von Bockenheim. Die Burg blieb bei den Bockenheimern bis zur Zeit der Besetzung Rheinhessens durch französische Revolutionstruppen und der sich anschließenden Aufhebung des Mainzer Erzstiftes in den Jahren 1802/03. Die Burg ging in den Besitz des Herrn Radicke aus Wackernheim über und wurde 1825 von der Firma Reinach und Popp übernommen, die eine Gerberei im Burggebäude einrichtete. Noch 1850 betrieben Jacob Herz und Leo Reinach aus Mainz in der Burg eine Lohmühle, bevor sie 1851 an Salomon Löwensberg verkauft wurde. Dieser wiederum veräußerte die Windeck 1860 an Otto Wilhelm Krebs. Von den Erben der Familie Krebs erwarb im Jahre 1993 die Ortsgemeinde Heidesheim die mittlerweile zu Wohnzwecken ausgebauten Burggebäude. Die Pläne Burg Windeck zu sanieren und einer Verwendung zuzuführen, nehmen zur Zeit Gestalt an.